Java修炼终极指南:38. 从Proxy实例调用默认方法

从JDK 8开始，我们可以在接口中定义默认方法（在《Java编码问题，第一版》的问题198中有所涉及）。例如，让我们考虑以下接口（为了简洁起见，这些接口中的所有方法都声明为默认方法）：

图 2.26 - 接口：Printable、Writable、Draft 和 Book

接下来，假设我们想要使用Java Reflection API来调用这些默认方法。在《Java编码问题，第一版》的第7章（Java反射类、接口、构造函数、方法和字段）中，我们涵盖了大量Java Reflection API主题，包括问题165中的java.lang.reflect.Proxy API。虽然我希望您能查看问题165以获取更多详细信息，但简要提醒一下，Proxy类的目标是提供运行时创建接口动态实现的支持。话虽如此，让我们看看如何使用Proxy API来调用我们的默认方法。

JDK 8

在JDK 8中调用接口的默认方法依赖于一个小技巧。基本上，我们从Lookup API从头开始创建一个包私有构造函数。接下来，我们使这个构造函数可访问——这意味着Java不会检查此构造函数的访问修饰符，因此当我们尝试使用它时不会抛出IllegalAccessException。最后，我们使用此构造函数来包装一个接口实例（例如，Printable），并使用反射访问该接口中声明的默认方法。因此，在代码行中，我们可以按如下方式调用默认方法Printable.print()：

// 调用 Printable.print(String)  
Printable pproxy = (Printable) Proxy.newProxyInstance(  
  Printable.class.getClassLoader(),  
  new Class<?>[]{Printable.class}, (o, m, p) -> {  
    if (m.isDefault()) {  
      Constructor<Lookup> cntr = Lookup.class  
        .getDeclaredConstructor(Class.class);  
      cntr.setAccessible(true);  
      return cntr.newInstance(Printable.class)  
                 .in(Printable.class)  
                 .unreflectSpecial(m, Printable.class)  
                 .bindTo(o)  
                 .invokeWithArguments(p);  
    }  
    return null;  
  });  
// 调用 Printable.print()  
pproxy.print("Chapter 2");

接下来，让我们关注Writable和Draft接口。Draft扩展了Writable并覆盖了默认的write()方法。现在，每次我们明确调用Writable.write()方法时，我们期望在幕后自动调用Draft.write()方法。一个可能的实现如下所示：

// 调用 Draft.write(String) 和 Writable.write(String)  
Writable dpproxy = (Writable) Proxy.newProxyInstance(  
  Writable.class.getClassLoader(),  
  new Class<?>[]{Writable.class, Draft.class}, (o, m, p) -> {  
    if (m.isDefault() && m.getName().equals("write")) {  
      // ...（此处省略了与JDK 8示例类似的代码）  
    }  
    return null;  
  });  
// 调用 Writable.write(String)  
dpproxy.write("Chapter 1");

最后，让我们关注Printable和Book接口。Book扩展了Printable并没有定义任何方法。因此，当我们调用继承的print()方法时，我们期望调用Printable.print()方法。虽然你可以在捆绑的代码中检查这个解决方案，但让我们使用JDK 9+来处理相同的任务。

JDK 9+，预JDK 16

正如您刚刚看到的，在JDK 9之前，Java Reflection API提供了对非公共类成员的访问。这意味着外部反射代码（例如，第三方库）可以深入访问JDK内部。但是，从JDK 9开始，这是不可能的，因为新的模块系统依赖于强封装。为了从JDK 8到JDK 9的平稳过渡，我们可以使用--illegal-access选项。此选项的值范围从deny（维持强封装，因此不允许非法的反射代码）到permit（最强的封装级别的最宽松级别，仅允许从未命名模块访问平台模块）。在permit（JDK 9中的默认值）和deny之间，我们还有另外两个值：warn和debug。在这种情况下，前面的代码在JDK 9+中可能无法工作，或者它仍然可以工作但您会看到一个警告，如“WARNING: An illegal reflective access operation has occurred”。但是，我们可以通过MethodHandles来“修复”我们的代码，以避免非法的反射访问。除了其他优点外，这个类还暴露了用于为字段和方法创建方法句柄的查找方法。一旦我们有了Lookup，我们就可以依赖其findSpecial()来获取对接口默认方法的访问。基于MethodHandles，我们可以按如下方式调用默认方法Printable.print()：

// 调用 Printable.print(String doc)  
Printable pproxy = (Printable) Proxy.newProxyInstance(  
  // ...（与前面的代码类似，但使用MethodHandles）  
);  
// 调用 Printable.print()  
pproxy.print("Chapter 2");

虽然在捆绑的代码中您可以看到更多示例，但让我们从JDK 16开始处理相同的主题。

JDK 16+

从JDK 16开始，我们可以简化前面的代码，这要归功于新的静态方法InvocationHandler.invokeDefault()。顾名思义，此方法对于调用默认方法很有用。在代码行中，我们之前的调用Printable.print()的示例可以通过invokeDefault()简化为如下形式：

// 调用 Printable.print(String doc)  
Printable pproxy = (Printable) Proxy.newProxyInstance(  
  // ...（与前面的代码类似，但使用invokeDefault()）  
);  
// 调用 Printable.print()  
pproxy.print("Chapter 2");

在下一个示例中，每次我们明确调用Writable.write()方法时，我们期望在幕后自动调用Draft.write()方法：

// 调用 Draft.write(String) 和 Writable.write(String)  
Writable dpproxy = (Writable) Proxy.newProxyInstance(  
  // ...（与前面的代码类似，但处理Draft和Writable的write方法）  
);  
// 调用 Writable.write(String)  
dpproxy.write("Chapter 1");

在捆绑的代码中，您可以练习更多示例。