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Schneller aufrufen mit MethodType und MethodHandle

Um dynamische Programmiersprachen wie JavaScript performant auf die JVM zu bringen wurde in Java 7 der neue Bytecode invokedynamic eingeführt und das Paket lang.invoke. Java8 greift zur Umsetzung der Lambda-Ausdrücke massiv auf invokedynamic zurück.

Aufgabe des Pakets ist es, dynamisch Methoden schnell aufzurufen, und zwar deutlich schneller als Reflection das kann, weil in der JVM der Methodenaufruf so optimiert wird wie ein ganz normaler Methodenaufruf auf ein Zielobjekt. Dazu müssen aber die Typen exakt vorliegen, sodass es schärfere Anforderungen gibt als bei Reflection, dort ist z. B. der Rückgabetyp beim Aufruf irrelevant.

Um einen dynamischen Methodenaufruf zu starten ist zunächst eine exakte Beschreibung der Rückgabe- und Parametertypen nötig – das übernimmt ein MethodType-Objekt. Ist das aufgebaut, wird ein MethodHandle erfragt, ein getypter, direkt ausführbarer Verweis auf die repräsentierte Methode. Die MethodHandle-Methode invoke(…) führt dann den Aufruf mit gegebenen Argumente auf.

Dazu ein Beispiel. Wir möchten auf einem Rectangle-Objekt die Methode union(Rectangle) aufrufen, um als Ergebnis ein neues Rectangle zu bekommen, was die beiden Rechtecke vereinigt.

Object rect1 = new Rectangle( 10, 10, 10, 10 );

String methodName = "union"; 

Class<?> resultType = Rectangle.class;

Object rect2 = new Rectangle( 20, 20, 100, 100 );

Class<? > parameterType = rect2.getClass();

rect1 ist das eigentliche Objekt auf dem die methodName aufgerufen werden soll. resultType ist der Ergebnistyp den wir von der Methode erwarten, als Class-Objekt. rect2 ist das Argument für union(…). Der parameterType für die union(…)-Methode ergibt sich aus dem Class-Objekt vom rect2.

MethodType mt = MethodType.methodType( resultType, parameterType );

MethodHandle methodHandle = MethodHandles.lookup().findVirtual(

                              rect1.getClass(), methodName, mt );

System.out.println( methodHandle.invoke( rect1, rect2 ) );

Als erstes erfragen wir MethodType und geben Ergebnis- und Parametertyp an; noch nicht den Methodennamen, hier geht es nur um die Typen. Der MethodHandle verheiratet den Methodennamen und die Typangaben mit einer Klasse, die so eine Methode anbietet. invoke(…) führt letztendlich den Aufruf aus; das erste Argument ist das „this“-Objekt, also das Objekt auf dem die Methode aufgerufen werden soll, als nächstes folgenden die Argumente von union(…), also das zweite Rechteck. Als Ergebnis bekommen wir das Rectangle-Objekt, was genau der Vereinigung entspricht.