【Java反射详解】

Java反射详解

🎊专栏【Java】 🍔喜欢的诗句：关山难越，谁悲失路之人。
萍水相逢，尽是他乡之客。
🎆音乐分享【Counting Stars 】
欢迎并且感谢大家指出问题🥰

1.什么是反射

所谓的反射就是java语言在运行时拥有的一种自观的能力,反射使您的程序代码能够得到装载到JVM中的
类的内部信息,允许您执行程序时才得到需要类的内部信息，而不是在编写代码的时候就必须要知道所需
类的内部信息;也可以通俗的将这种动态获取信息以及动态调用对象的方法称为Java的反射机制.
通过Java的反射机制,程序猿们可以更深入的控制程序的运行过程,如在程序运行时对用户输入的信息进行
验证,还可以逆向控制程序的执行过程，这也使反射成为构建灵活的应用的主要工具。

2. 反射原理大解析

2.1 反射的常用类和函数

• Java反射机制的实现要借助于4个类：
• Class 类对象
• Constructor 类的构造器对象
• Field 类的属性对象
• Method 类的方法对象

2.2 Class 类包含的方法

通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组成部分。其中最核心的就是Class类，它是实现反射
的基础，Class类包含的方法主要有

2.3 反射的主要方法

应用反射时我们最关心的一般是一个类的构造器、属性和方法，下面我们主要介绍Class类中针对这三个
元素的方法:

2.3.1 得到构造器的方法

2.3.2 获得字段信息的方法

2.3.3 获得方法信息的方法

2.4 反射实战的基本步骤

上面就是最常见的反射使用的例子，前两行实现了类的装载、链接和初始化（newInstance方法实际上也是使用反射调用了 方法），后两行实现了从class对象中获取到method对象然后执行反射调用。下面简单分析一下该代码的具体原理。上就是最常见的反射使用的例子，前两行实现了类的装载、链接和初始化（newInstance方法实际上也是使用反射调用了 法），后两行实现了从class对象中获取到method对象然后执行反射调用。下面简单分析一下该代码的具体原理。

2.4.1 获得类的Class对象

通常有三种不同的方法:
1）Class c = Class.forName(“java.lang.String”)
2）Class c = MyClass.class
3）对于基本数据类型可以用Class c = int.class 或 Class c = Integer.TYPE这样的语句.
举个小栗子：先通过反射机制得到某个类的构造器，然后调用该构造器创建该类的一个实例
PS：反射的原理之一其实就是动态的生成类似于上述的字节码，加载到jvm中运行。
设想一下，上面的代码中，如果想要实现 method.invoke(action,null) 调用action对象的 myMethod
方法,只需要实现这样一个Method类即可

2.4.2 获取 Method 对象

首先来看一下Method对象是如何生成的：
使用Method m =myclass.getMethod(“myMethod”)获得了一个Class对象
接着对其进行判断,如果没有对应的cache,那么JVM就会为其创建一个并放入缓冲空间
处理器再判断Cache中是否存在"myMethod"
如果没有则返回NoSuchMethodException
如果存在那么就Copy一份"myMethod"对象并返回

上面的Class对象是在加载类时由JVM构造的，JVM为每个类管理一个独一无二的Class对象，这份Class对
象里维护着该类的所有Method，Field，Constructor的cache，这份cache也可以被称作根对象。每次
getMethod获取到的Method对象都持有对根对象的引用，因为一些重量级的Method的成员变量（主要
是MethodAccessor），我们不希望每次创建Method对象都要重新初始化，于是所有代表同一个方法的
Method对象都共享着根对象的MethodAccessor，每一次创建都会调用根对象的copy方法复制一份：

2.4.3 调用invoke()方法

获取到Method对象之后，调用invoke方法的流程如下:
m.invoke(obj,param);
首先调用MethodAccess.invoke
如果该方法的累计调用次数<=15，会创建出NativeMethodAccessorImp
如果该方法的累计调用次数>15，会由java代码创建出字节码组装而成的
MethodAccessorImpl
我们可以看到，调用Method.invoke之后，会直接去调 MethodAccessor.invoke 。MethodAccessor就
是上面提到的所有同名method共享的一个实例，由ReflectionFactory创建。创建机制采用了一种名为
inflation的方式（JDK1.4之后）：如果该方法的累计调用次数<=15，会创建出
NativeMethodAccessorImpl，它的实现就是直接调用native方法实现反射；如果该方法的累计调用次数>15，会由java代码建出字节码组装而成的MethodAccessorImpl。（是否采用inflation和15这个数字都可以在jvm参数中调整）以调用MyClass.myMethod(String s) 为例，生成出的MethodAccessorImpl字节码翻译成Java代码大
致如下

通过对java运行过程的详细分析，我们可以发现其中第1次和第16次调用是最耗时的(初始化
NativeMethodAccessorImpl和字节码拼装MethodAccessorImpl)。初始化不可避免，因而native方式的
初始化会更快，所以前几次的调用会采用native方法。
随着调用次数的增加，每次反射都使用JNI跨越native边界会对优化有阻碍作用，相对来说使用拼装出的
字节码可以直接以Java调用的形式实现反射，发挥了JIT优化的作用，避免了JNI为了维护OopMap
（HotSpot用来实现准确式GC的数据结构）进行封装/解封装的性能损耗。
在已经创建了MethodAccessor的情况下，使用Java版本的实现会比native版本更快。所以当调用次数到
达一定次数（15次）后，会切换成Java实现的版本，来优化未来可能的更频繁的反射调用。

3 Java反射的应用(Hibernate框架)

前面我们已经知道，Java 反射机制提供了一种动态链接程序组件的多功能方法，它允许程序创建和控制
任何类的对象(根据安全性限制)之前，无需提前硬编码目标类。这些特性使得反射特别适用于创建以非常
普通的方式与对象协作的库。例如，反射经常在持续存储对象为数据库、XML或其它外部格式的框架中
使用。下面就已Hibernate框架为例像大家阐述一下反射的重要意义。
Hibernate是一个屏蔽了JDBC，实现了ORM的java框架，利用该框架我们可以抛弃掉繁琐的sql语句而是
利用Hibernate中Session类的save()方法直接将某个类的对象存到数据库当中,也就是所涉及到sql语句的
那些代码Hibernate帮我们做了。这时候就出现了一个问题,Hibernate怎样知道他要存的某个对象都有什
么属性呢？这些属性都是什么类型呢？想一想,它在向数据库中存储该对象属性时的sql语句该怎么构造
呢？OK,反射的作用此刻就体现出来了！
下面我们以一个例子来进行阐述，比如我们定义了一个User类，这个User类中有20个属性和这些属性的
get和set方法，相应的在数据库中有一个User表，这个User表中对应着20个字段。假设我们从User表中
提取了一条记录，现在需要将这条记录的20个字段的内容分别赋给一个User对象myUser的20个属性，
而Hibernate框架在编译的时候并不知道这个User类，他无法直接调用myUser.getXXX或者
myUser.setXXX方法，此时就用到了反射，具体处理过程如下：

1. 根据查询条件构造PreparedStament语句，该语句返回20个字段的值;
2. Hibernate通过读取配置文件得到User类的属性列表list(是一个String数组)以及这些属性的类型；
3. 创建myUser所属类的Class对象c；c = myUser.getClass();
4. 构造一个for循环，循环的次数为list列表的长度; 读取list[i]的值，然后构造对应该属性的set方法；

判断list[i]的类型XXX，调用PreparedStament语句中的getXXX(i)，进而得到i出字段的值；
将4.2中得到的值作为4.1中得到的set方法的参数，这样就完成了一个字段像一个属性的赋值，
如此循环直至程序运行结束;
如果没有反射难以想象实现这么复杂的功能将会有多么难！

话说回来,反射给我们带来便利的同时也有它自身的缺点，比如性能较低、安全性较低、过程比较复杂等
等，感兴趣的读者也可以在实际工作中再深入研究哦！