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我不断听到有关添加到 JVM 中的所有新酷特性，其中一个很酷的特性是 invokedynamic。我想知道它是什么以及它如何使 Java 中的反射编程更容易或更好？

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这是一个新的 JVM 指令，它允许编译器生成调用具有比以前更宽松的规范的方法的代码——如果你知道什么是“鸭子类型”，invokedynamic 基本上允许鸭子类型。作为一个 Java 程序员，你可以做的事情并不多。但是，如果您是工具创建者，则可以使用它来构建更灵活、更高效的基于 JVM 的语言。这是一篇非常精彩的博客文章，其中提供了很多细节。

于 2011-07-10T02:23:10.370 回答
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作为我的Java Records文章的一部分，我阐述了 Invoke Dynamic 背后的动机。让我们从对 Indy 的粗略定义开始。

介绍印地

Invoke Dynamic（也称为Indy）是JSR 292的一部分，旨在增强 JVM 对动态类型语言的支持。在 Java 7 中首次发布后，invokedynamic操作码及其java.lang.invoke包被 JRuby 等基于动态 JVM 的语言广泛使用。

尽管 indy 专门设计用于增强动态语言支持，但它提供的远不止这些。事实上，它适用于语言设计者需要任何形式的动态性的地方，从动态类型杂技到动态策略！

例如，Java 8 Lambda 表达式实际上是使用 实现的invokedynamic，尽管 Java 是一种静态类型语言！

用户可定义的字节码

在相当长的一段时间里，JVM 确实支持四种方法调用类型：invokestatic调用静态方法、invokeinterface调用接口方法、invokespecial调用构造函数super()或私有方法和invokevirtual调用实例方法。

尽管它们存在差异，但这些调用类型具有一个共同特征：我们无法用我们自己的逻辑来丰富它们。相反，invokedynamic 使我们能够以任何我们想要的方式引导调用过程。然后 JVM 负责直接调用 Bootstrapped 方法。

印地如何运作？

JVM 第一次看到一条invokedynamic指令时，它会调用一个特殊的静态方法，称为Bootstrap Method。bootstrap 方法是一段我们编写的用于准备实际要调用的逻辑的 Java 代码：

在此处输入图像描述

然后引导方法返回一个java.lang.invoke.CallSite. 这CallSite包含对实际方法的引用，即MethodHandle.

从现在开始，JVM 每次再次看到这invokedynamic条指令时，都会跳过慢速路径，直接调用底层的可执行文件。除非发生变化，否则 JVM 会继续跳过慢速路径。

示例：Java 14 记录

Java 14Records提供了一种很好的紧凑语法来声明应该是哑数据持有者的类。

考虑到这个简单的记录：

public record Range(int min, int max) {}

此示例的字节码类似于：

Compiled from "Range.java"
public java.lang.String toString();
    descriptor: ()Ljava/lang/String;
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokedynamic #18,  0 // InvokeDynamic #0:toString:(LRange;)Ljava/lang/String;
         6: areturn

在其引导方法表中：

BootstrapMethods:
  0: #41 REF_invokeStatic java/lang/runtime/ObjectMethods.bootstrap:
     (Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;
     Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;
     Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;
    Method arguments:
      #8 Range
      #48 min;max
      #50 REF_getField Range.min:I
      #51 REF_getField Range.max:I

所以调用 Records 的引导方法，bootstrap它驻留在java.lang.runtime.ObjectMethods类中。如您所见，此引导方法需要以下参数：

  • MethodHandles.Lookup表示查找上下文（Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup零件）的实例。
  • 引导程序将链接的方法名称（即toString、equals、等）。hashCode例如，当值为 时toString，bootstrap 将返回一个ConstantCallSite（CallSite永远不会改变的），它指向toString这个特定 Record 的实际实现。
  • TypeDescriptor用于方法（部分Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor ）。
  • 类型标记，即Class<?>，表示 Record 类类型。在 Class<Range>这种情况下。
  • 所有组件名称的分号分隔列表，即min;max.
  • MethodHandle每个组件一个。这样，引导方法可以MethodHandle基于此特定方法实现的组件创建一个。

该invokedynamic指令将所有这些参数传递给引导方法。反过来，引导方法返回一个ConstantCallSite. 这ConstantCallSite是对请求的方法实现的引用，例如toString。

为什么是印地？

与反射 API 相比，该java.lang.invokeAPI 非常高效，因为 JVM 可以完全查看所有调用。因此，JVM 可以应用各种优化，只要我们尽可能避免慢路径！

除了效率论点之外，该invokedynamic方法更可靠且不那么脆弱，因为它很简单。

此外，为 Java Records 生成的字节码与属性的数量无关。因此，更少的字节码和更快的启动时间。

最后，让我们假设一个新版本的 Java 包含一个新的更高效的引导方法实现。有了invokedynamic，我们的应用程序可以利用这一改进而无需重新编译。这样我们就有了某种Forward Binary Compatibility。另外，这就是我们所说的动态策略！

其他例子

除了 Java Records，invoke 动态还被用于实现如下特性：

于 2020-04-05T14:14:37.153 回答
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前段时间，C# 在 C# 中添加了一个很酷的特性，即动态语法

Object obj = ...; // no static type available 
dynamic duck = obj;
duck.quack(); // or any method. no compiler checking.

将其视为反射方法调用的语法糖。它可以有非常有趣的应用。见http://www.infoq.com/presentations/Statically-Dynamic-Typing-Neal-Gafter

负责C#动态类型的Neal Gafter刚刚从SUN跳槽到MS。因此，认为在 SUN 内部讨论过同样的事情并不是没有道理的。

我记得不久之后，一些 Java 家伙宣布了类似的东西

InvokeDynamic duck = obj;
duck.quack();

不幸的是，在 Java 7 中找不到该功能。非常失望。对于 Java 程序员来说，他们没有简单的方法来利用invokedynamic他们的程序。

于 2011-07-10T04:59:33.423 回答
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在继续调用dynamic之前，有两个概念需要理解。

1. 静态与动态类型

静态- 在编译时执行类型检查（例如 Java）

动态- 在运行时执行类型检查（例如 JavaScript）

类型检查是验证程序类型安全的过程，即检查类和实例变量、方法参数、返回值和其他变量的类型信息。例如，Java 在编译时知道 int, String,..，而 JavaScript 中的对象类型只能在运行时确定

2. 强类型与弱类型

强- 指定对其操作提供的值类型的限制（例如 Java）

弱- 如果操作的参数具有不兼容的类型（例如 Visual Basic），则转换（强制转换）操作参数

知道 Java 是静态和弱类型的，那么如何在 JVM 上实现动态和强类型语言呢？

invokedynamic 实现了一个运行时系统，该系统可以在程序编译后选择最合适的方法或函数实现。

示例： 具有 (a + b) 并且在编译时对变量 a,b 一无所知，invokedynamic 将此操作映射到运行时 Java 中最合适的方法。例如，如果结果 a,b 是字符串，则调用方法（字符串 a，字符串 b）。如果结果 a,b 是整数，则调用方法（int a，int b）。

invokedynamic 是在 Java 7 中引入的。

于 2019-07-13T06:13:12.730 回答