深入讲解Java语言中的函数动态调用方式

相 信 有 不 少 人 使 用C 语 言 的 函 数 指 针 实 现 过 函 数 的 动 态 调 用。 适 当 地 运 用 函 数 动 态 调 用 功 能 不 仅 能 减 少 代 码 数 量， 而 且 对 于 增 加 程 序 的 可 读 性 和 易 维 护 性 也 带 来 极 大 帮 助。 由 于java 不 支 持 指 针 功 能， 所 以 运 用 指 针 实 现 动 态 调 用 不 适 用 于java。 本 文 提 出 了 一 种 运 用java Reflection API 实 现java 函 数 动 态 调 用 的 方 法， 并 给 出 一 个 基 本 实 现 和 测 试 实 例。

---- 函 数 动 态 调 用 的 一 个 最 为 常 见 的 应 用 场 合 在 于 取 消 对 于switch 关 键 词 的 依 赖。switch 关 键 词 用 来 判 断 条 件， 并 分 别 给 出 处 理 过 程 即 处 理 函 数。 一 个 典 型 的 函 数 具 有 函 数 名、 输 入 值、 返 回 值。 而 实 现 动 态 调 用 的 关 键 之 处 在 于 调 用 时 得 到 正 确 的 类 名、 函 数（ 方 法） 名、 以 统 一 的 格 式 实 现 参 数 的 传 递。 下 面 是 实 现 该 功 能 的 类Invoker,ArgumentHolder 的 清 单：

//--------------------------------------
//类Invoker
//实现函数的动态调用
//方法：
// dynaCall
// 参数 Object c希望调用函数（方法）所在对象
// String m希望调用的方法名称
// ArgumentHolder a传递给被调用方法的参数
//-----------------------------------------
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Invoker {
static Object dynaCall(Object c,
String m, ArgumentHolder a)
throws NoSuchMethodException,
InvocationTargetException,
IllegalAccessException {

//由于java支持方法名称的重载
（同一类中出现多于一个的同名函数），
//所以getMethod方法使用两个参数：
字符串形式的方法名称和数组形式
//的调用参数类列表。返回值为类Method的一个对象，
该对象和将要被
//调用的方法相关联
Method meth = c.getClass().getMethod
(m, a.getArgumentClasses());

//通过类Method对象的invoke方法动态调用希望调用的方法
return (meth.invoke(c, a.getArguments()));
}
}

//-------------------------------------
//类ArgumentHolder
//用于调用参数的封装，实现变长参数及
不同类型参数的统一形式地传递
//成员变量:
// Class[] cl 参数类型数组
// Object[] args 参数对象数组
//方法:
// getArgumentClasses()返回参数类型数组
// getArguments() 返回参数对象数组
// setArgument() 在参数列表中增加项目
//
//---------------------------------------
public class ArgumentHolder {
protected Class[] cl;
protected Object[] args;
protected int argc;

ArgumentHolder() {
argc = 0;
cl = new Class[0];
args = new Object[0];
}
ArgumentHolder(int argc) {
this.argc = argc;
cl = new Class[argc];
args = new Object[argc];
}

public Class[] getArgumentClasses() {
return cl;
}
public Object[] getArguments() {
return args;
}

//以下16个setArgument
函数实现简单数据类型boolean,byte,
// char,int,short,long,float,double的封装。
为支持Invoker
//类dynaCall方法中getClass的调用，
此处将简单数据类型
//转换为对应的对象，如boolean转换为Boolean
public int setArgument(boolean b) {
return this.setArgument(argc, new Boolean(b),
Boolean.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, boolean b) {
return this.setArgument(argnum, new Boolean(b),
Boolean.TYPE);
}
public int setArgument(byte b) {
return this.setArgument(argc, new Byte(b),
Byte.TYPE);
}

public int setArgument(int argnum, byte b) {
return this.setArgument(argnum, new Byte(b),
Byte.TYPE);
}
public int setArgument(char c) {
return this.setArgument(argc, new Character(c),
Character.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, char c) {
return this.setArgument(argnum, new Character(c),
Character.TYPE);
}
public int setArgument(int i) {
return this.setArgument(argc, new Integer(i),
Integer.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, int i) {
return this.setArgument(argnum, new Integer(i),
Integer.TYPE);
}
public int setArgument(short s) {
return this.setArgument(argc, new Short(s),
Short.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, short s) {
return this.setArgument(argnum, new Short(s),
Short.TYPE);
}
public int setArgument(long l) {
return this.setArgument(argc, new Long(l),
Long.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, long l) {
return this.setArgument(argnum, new Long(l),
Long.TYPE);
}
public int setArgument(float f) {
return this.setArgument(argc, new Float(f),
Float.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, float f) {
return this.setArgument(argnum, new Float(f),
Float.TYPE);
}
public int setArgument(double d) {
return this.setArgument(argc, new Double(d),
Double.TYPE);
}
public int setArgument(int argnum, double d) {
return this.setArgument(argnum, new Double(d),
Double.TYPE);
}

//以下2个setArgument函数实现对象的封装，
public int setArgument(Object obj) {
return this.setArgument(argc, obj,
obj.getClass());
}
public int setArgument(int argnum, Object obj) {
return this.setArgument(argnum, obj,
obj.getClass());
}

//以下setArgument函数具体实现以对象形式
提供的参数封装。
//具体操作为：增加计数器argc的值、
在cl和args中增加相应内容
public int setArgument(int argnum,
Object obj, Class c) {
if (argnum >= args.length) {
argc = argnum + 1;
Class[] clExpanded = new Class[argc];
Object[] argsExpanded = new Object[argc];
System.arraycopy(cl, 0, clExpanded,
0, cl.length);
System.arraycopy(args, 0, argsExpanded,
0, args.length);
cl = clExpanded;
args = argsExpanded;
}
args[argnum] = obj;
cl[argnum] = c;
return argnum;
}
}

---- 以 下 给 出 一 个 类Invoker 和ArgumentHolder 的 应 用 实 例。 类DynaCallTest 应 用 类Invoker 和ArgumentHolder 实 现 以 下 功 能： 根 据 用 户 在 命 令 行 中 输 入 的 内 容， 动 态 地 确 定 所 调 用 方 法。 程 序 可 以 接 受 的 合 法 输 入 为：

add 参数为两个整数，显示两个整数之和
concat 参数为两个字符串，显示两个字符串连接之后的值
help 无参数，显示可以接受的命令列表
minmax 参数为三个整数，显示三个参数的最大之和最小值
quit 无参数，结束运行
rand 无参数，显示一个随机值

程序清单如下：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.Math;
import java.util.Random;
import java.util.StringTokenizer;

public class DynaCallTest {

Random rand;
BufferedReader consoleIn;

//建构函数，初始化
DynaCallTest() {
consoleIn = new BufferedReader
(new InputStreamReader(System.in));
rand = new Random();
}
//读取用户输入行
String getCommandLine() throws IOException {
System.out.print(">");
System.out.flush();
String commandLine = consoleIn.readLine();
if (commandLine == null)
return "Quit";
if (commandLine.length() == 0)
return "Quit";
else
return commandLine;
}

//从用户输入行中提取命令，
格式化为：首字符大写，其余字符小写
//返回格式化后的命令
String extractCommand(String commandLine) {
StringTokenizer t = new StringTokenizer(commandLine);
String cmd = t.nextToken().toLowerCase();
return cmd.substring(0,1).toUpperCase()
+ cmd.substring(1);
}

//从用户输入行中提取参数，
创建ArgumentHolder类型的对象a以封装所有参数
//错误格式的整数被视为字符串
//返回ArgumentHolder类型的对象，即封装后的参数
ArgumentHolder extractArguments(String cmd) {
StringTokenizer t = new StringTokenizer(cmd);
int tokenCount = t.countTokens();
ArgumentHolder a = new ArgumentHolder();
String token = t.nextToken();
while(t.hasMoreTokens()) {
token = t.nextToken();
try {
int i = Integer.parseInt(token);
a.setArgument(i);
}
catch (NumberFormatException e) {
a.setArgument(token);
}
}
return a;
}

//以下6个以meth开头的函数实现本测试程序
接受的合法命令的具体处理过程。
//函数的命名规则为：meth+格式化后的用户命令
public String methAdd(int i1, int i2) {
return Integer.toString(i1) + " + " +
Integer.toString(i2) + " = " + Integer.toString(i1 + i2);
}
public String methConcat(String s1, String s2) {
return "the concatenated string is " + s1 + s2;
}
public String methHelp() {
final String[] helpMessages =
{"DynaCallTest Version 1.0",
"valid commands are:",
"add int1 int2",
"concat string1 string 2",
"help",
"minmax int1 int2 int3",
"quit",
"rand"
};
for (int i = 0; i < helpMessages.length; ++i)
System.out.println(helpMessages[i]);
return "";
}
public String methMinmax(int i1, int i2, int i3) {
return ("min = " +
Integer.toString(java.lang.Math.min
(java.lang.Math.min(
i1,i2),i3)) + ", max = " + Integer.toString(
java.lang.Math.max(java.lang.Math.max(i1,i2),i3)));
}
public String methQuit() {
return "quitting";
}
public String methRand() {
return "the random number is "
+ Integer.toString(rand.nextInt());
}

//处理用户在命令行中的输入
//调用extractCommand以生成对应于用户输入的方法名
//调用extractArguments以封装用户输入参数
//调用Invoker.dynaCall以实现命令处理
String processCommand(String cmd) {
try {
String meth = "meth" + extractCommand(cmd);
ArgumentHolder a = extractArguments(cmd);
return (String)(Invoker.dynaCall(this, meth,a));
}
catch (NoSuchMethodException e) {
return "no method to process command " + cmd;
}
catch (InvocationTargetException e) {
System.out.println("trace:");
e.printStackTrace();
return "InvocationTargetException
processing command" + cmd;
}
catch (IllegalAccessException e) {
System.out.println("trace:");
e.printStackTrace();
return "IllegalAccessException processing
command" + cmd;
}
}

//主函数，调用processCommand以实现程序功能
public static void main(String args[]) {
boolean allOK = true;
String line;

DynaCallTest myClient = new DynaCallTest();

System.out.println("DynaCallTest Version 1.0");
System.out.println("Enter command at the prompt");
System.out.println("Type help for help");
while(allOK) {
try {
line = myClient.getCommandLine();
if (line == null)
allOK = false;
else {
System.out.println(myClient.processCommand(line));
if (line.substring(0,1).toUpperCase().equals("Q"))
allOK = false;
}
}
catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
allOK = false;
}
}
System.exit(0);
}
}