十年程序员说说不一样的Java反射机制

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-03-10 19:24 294阅读 0赞

程序猿的内心独白 2019-03-11 13:28:20

# Class对象 #

虚拟机在class文件的加载阶段，把类信息保存在方法区数据结构中，并在Java堆中生成一个Class对象，作为类信息的入口。

![十年程序员说说不一样的Java反射机制][Java]

声明两个类，Cat.java 和 Dog.java

class Cat {
     private String name;
     private int age;
     static {
     System.out.println("Cat is load");
     }
    }
    class Dog {
     private String name;
     private int age;
     static {
     System.out.println("Dog is load");
     }
    }

获取Class对象一般有三种方式：

1.  通过实例变量方式

public class test {
     public static void main(String[] args) {
     Dog dog = new Dog();
     Class clazz = dog.getClass();
     }
    }

1.  通过类名方式

public class test {
     public static void main(String[] args) {
     Class clazz = Dog.class;
     }
    }

通过这种方式时，只会加载Dog类，并不会触发其类构造器的初始化。

1.  通过Class.forName(String classname)方式

public class ClassTest {
     public static void main(String[] args) {
     try {
     Class clazz = Class.forName("zzzzzz.Dog");
     } catch (ClassNotFoundException e) {}
     }
    }

在JDK源码实现中，forName方法会调用Native方法forName0()，它在JVM中调用findClassFromClassLoader()加载Dog类，其原理和ClassLoader一样，将**会触发**Dog**类的类构造器初始化，**forName0方法声明如下：

private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize, ClassLoader loader, Class<?> caller)

其中initialize参数，用来告诉虚拟机是否需要对加载的类进行初始化，如果initialize为false，则不会进行初始化Dog类。

Class clazz = Class.forName("zzzzzz.Dog", false, Dog.class.getClassLoader());

![十年程序员说说不一样的Java反射机制][Java 1]

# 反射机制 #

反射机制reflect可以在运行期间获取类的字段、方法、父类和接口等信息。

1、获取类字段

Class class_dog = Dog.class;
    Field[] fields = class_dog.getDeclaredFields();
    for (Field field : fields) {
     System.out.println(field.getName());
    }

2、获取类方法

Class class_dog = Dog.class;
    Method[] methods = class_dog.getDeclaredMethods();
    for (Method method : methods) {
     System.out.println(method);
    }

通过method.invoke(obj, ...args)可以调用obj实例的method方法。

3、获取对应的实例构造器，并生成类实例

public class ClassTest {
     public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
     Class class_dog = Dog.class;
     Constructor constructor = class_dog.getConstructor(String.class, int.class);
     constructor.newInstance("Tom", 10);
     }
    }
    class Dog {
     private String name;
     private int age;
     public Dog(String name, int age) {
     this.name = name;
     this.age = age;
     }
    }

**如果没有显示的声明默认构造器，class\_dog.getConstructor()会抛出NoSuchMethodException异常。**

4、通过newInstance()方法生成类实例

Class class_dog = Dog.class;
    Dog dog = class_dog.newInstance();

5、设置私有变量

Class class_dog = Dog.class;
    Field name = class_dog.getDeclaredField("name");
    name.setAccessible(true);
    Dog dog = (Dog) class_dog.newInstance();
    name.set(dog, "Tom");

6、获取私有变量

Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
    f.setAccessible(true);
    return (Unsafe)f.get(null);

这种方式在使用Unsafe类进行黑魔法时经常用到。

# 反射的性能问题 #

Stackoverflow上，很多人觉得使用反射reflect会影响系统性能，主要有以下几点看法：

1、代码的验证防御逻辑过于复杂，本来这块验证时在链接阶段实现的，使用反射reflect时需要在运行时进行；

2、产生过多的临时对象，影响GC的消耗；

3、由于缺少上下文，导致不能进行更多的优化，如JIT；

不过现代JVM已经运行的足够快，我们应该把主要重心放在复杂的代码逻辑上，而不是一开始就进行各种性能优化。

![十年程序员说说不一样的Java反射机制][Java 2]

[Java]: http://p1.pstatp.com/large/pgc-image/abea738d347447969992a76daf09e94d
[Java 1]: /images/20220310/b8b0cce8ae4d4690b55106f6f36f9566.png
[Java 2]: http://p1.pstatp.com/large/pgc-image/74faf62db4b9421f898baa97f0db61d6