Java底层知识：什么是 “桥接方法” ？（1）

　　笔者在最近的日常工作中，因业务需要，研究 Java 字节码层面的知识。具体是，需要根据类字节码，获取特定方法名的方法入参，此方法名在源码中只有一个。但是在实际使用中发现：在类实现泛型接口的情况下，在字节码层面，类却有两个同名方法，导致无法确定哪个方法才是我们需要的方法。经过研究发现，其中一个方法是编译器在编译的过程中，自动生成的桥接方法(bridge method)，两个方法可通过特定标识区分。

　　注：此处的桥接方法，跟设计模式中的桥接模式，不是一个概念。

　　为了能够说明问题，笔者模糊了实际业务场景的具体案例，用一个稍微简单，能够说明问题的示例，来分析编译器自动生成的桥接方法(bridge method)。

　　我们知道，Java 泛型是JDK 5 中引入的一个新特性，应用广泛。比如，我们有一个操作算子泛型接口 Operator<T>，接口中有一个 process(T t) 方法，其作用是对入参 T 进行逻辑处理。示例代码如下：

　　在实际业务场景中，我们会有不同的操作算子，实现Operator 接口，进行业务逻辑处理。那么我们来创建一个具体的算子，并实现Operator 接口，重写 process(T t) 方法。如下：

　　其中，泛型接口中的入参类型 T，在实现类中替换成了实际需要的类型 java.lang.String。到这里，我们就准备好了代码样例。

　　那么，我们的目标是什么呢?就是要获取UserInfoOperator#process(String s) 方法的参数类型java.lang.String。读到这里，读者可能会想：这不很简单么，通过反射，根据Class#getDeclaredMethods()，获取到 UserInfoOperator 的所有方法，再找到方法名是 process 的方法，然后再获取到参数列表，不就可以获取参数类型java.lang.String 了么。

　　如果正在阅读文章的你也这么想的话，那请继续往下看。

　　根据 Java 反射方法Class#getDeclaredMethods() 的描述：

　　Returns an array of Method objectsincluding public, protected, default (package) access, and private methods, butexcludes inherited methods.

　　翻译过来就是：返回方法对象数组，包括公共方法、受保护方法、默认(包)访问方法和私有方法，但不包括继承方法。

　　根据我们的示例，如果我们通过反射，利用Class#getDeclaredMethods() 方法，我们预期的返回方法数组中，应该只有一个方法名是process 才对，但是这里却有两个 process 方法。惊不惊奇，意不意外!

图 debug 发现 UserInfoOperator 类的两个 process 方法

　　产生原因

　　我们知道，Java 源码需要经过编译器编译，生成对应的 .class 文件，才能给 JVM 使用。在源码中，我们只定义了一个名为 process 的方法。那么我们考虑，编译器在编译源码的过程中，是否会进行一些特的处理。为了更加直观的查看编译后的字节码文件，在 Idea 安装 jclasslib 插件，通过 jclasslib 查看 UserInfoOperator 和 Operator 的字节码。如下：

图 jclasslib 查看 UserInfoOperator 类的字节码(第一个 process 方法)

图 jclasslib 查看 UserInfoOperator 类的字节码 (第二个 process 方法)

图 jclasslib 查看 Operator 类的字节码

　　通过 jclasslib 查看 .class 文件发现，在 UserInfoOperator 类中确实存在两个 process 方法：其中一个方法入参是 java.lang.String，另一个方法的入参是 java.lang.Object。而在 Operator 字节码中，只有一个 process 方法，方法的入参是 java.lang.Object。同时我们注意到，在 UserInfoOperator 类的字节码中， [访问标志]项，其中一个方法的访问标志是 [public synthetic bridge]。其中 public 很好理解，但是其中的 [synthetic bridge] 是怎么来的呢?

　　查阅相关资料后发现，标识符 synthetic ，表示此方法是否是由编译器自动产生的;标识符 bridge，表示此方法是否是由编译器产生的桥接方法。

图 方法访问标志(来源：深入理解 Java 虚拟机(第三版))

　　到此，可以确定的是，其中一个process 方法，是编译器自动产生的桥接方法。那么为什么编译器会产生桥接方法呢?以及在什么情况下，会产生桥接方法?以及如何判断一个方法是不是桥接方法?我们继续往下分析。

　　为何生成 bridge 方法

　　在源码中，Operator 类的 process 方法的参数定义是 process(T t)，参数类型是 T。而在字节码层面我们看到，process 方法在编译之后，编译器将入参类型变成了 java.lang.Object。伪代码示意，大概是这样：

　　想象一下，如果没有编译器自动生成的桥接方法，那么在编译层面是不能通过的：因为接口 Operator 中的 process 方法,，经过编译之后，参数类型变成了 java.lang.Object 类型，而实现类 UserInfoOperator 中的 process 方法的参数是 java.lang.String 类型，两者的方法参数不一致，导致UserInfoOperator 并没有重写接口中的 process 方法，因此编译无法通过。

　　这种情况下，编译器自动生成一个桥接方法 void process(Object obj) 方法，则可以编译通过，似乎是理所当然的事情。自动生成的 process方法，方法签名为：void process(Object object)。伪代码示意，大概是这样：