Java 反射原理

一、概述

Java 的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为Java语言的反射机制。对之前写到反射机制补充。

二、正射

有反射就有对应到正射，当需要使用到某一个类的时候，先了解这个类到作用。然后实例化这个类，接着用实例化好的对象进行操作，这就是正射。

		User u= new  User();
		
		u.setAge(20);
		u.setName("java");

三、反射

反射就是，一开始并不知道要初始化的类对象是什么，自然也无法使用 new 关键字来创建对象了。

       Class<?> clazz = null;
        //获取Class对象的引用
        clazz = Class.forName("com.example.javabase.User");

        //第一种方法，实例化默认构造方法，User必须无参构造函数,否则将抛异常
        User user = (User) clazz.newInstance();
        user.setAge(20);
        user.setName("java");
        System.out.println(user);

两段代码执行效果一样，但是实现的过程还是有很大的差别的：

第一段代码在未运行前就已经知道了要运行的类是 User；
第二段代码则是到整个程序运行的时候，从字符串 “com.example.javabase.User”，才知道要操作的类是 User。

所以反射就是在运行时才知道要操作的类是什么，并且可以在运行时获取类的完整构造，并调用对应的方法。

四、Class类的对象

Java运行时识别对象和类的信息主要有两种方式：

一种是传统的RTTI（Run-Time Type Identification）运行时类型识别，其作用是在运行时识别一个对象的类型和类的信息，它假定我们在编译期已知道了所有类型。
另一种是反射机制，它允许我们在运行时发现和使用类的信息。

每个类都有一个Class对象，每当编译一个新类就产生一个Class对象（保存在一个同名的.class文件中）。比如创建一个User类，那么JVM就会创建一个User对应Class类的Class对象，该Class对象保存了User类相关的类型信息

获取反射中的Class对象有三种方法：

Class.forName 静态方法
类的.class 方法
实例对象的 getClass() 方法

反射创建类对象主要有两种方式：

Class的newInstance()
Constructor的newInstance()

反射除了创造对象，还可以获取方法，成员变量，构造器，这些都是基本的使用可以参考之前写到反射机制

五、反射实现原理

第一步：首先调用了 java.lang.Class 的静态方法，获取类信息
- 主要是先获取 ClassLoader, 然后调用 native方法，获取信息。

class类信息获取到之后开始实例化，有两种（一：无参构造函数，二：有参构造函数）

第二步（无参构造函数）：调用 newInstance() 的实现方式
- 权限检测，如果不通过直接抛出异常；
- 查找无参构造器，并将其缓存起来；
- 调用具体方法的无参构造方法，生成实例并返回
第二步（有参构造函数）：获取所有的构造器主要步骤
- 先尝试从缓存中获取
- 如果缓存没有，则从jvm中重新获取，并存入缓存，缓存使用软引用进行保存，保证内存可用
- jvm获取 — getConstructor0() 为获取匹配的构造方器
  - 先获取所有的constructors, 然后通过进行参数类型比较
  - 找到匹配后，通过 ReflectionFactory copy一份constructor返回
  - 否则抛出 NoSuchMethodException;

方法调用：

第一步，先获取 Method
- 获取所有方法列表（获取所有构造器的方法很相似，都是先从缓存中获取方法，如果没有，则从jvm中获取）
- 根据方法名称和方法列表，选出符合要求的方法
- 如果没有找到相应方法，抛出异常，否则返回对应方法
第二步，根据方法名和参数类型过滤指定方法返回（最优匹配或者精准匹配）
第三步，调用 method.invoke() 方法

跟踪底层源码发现Method的invoke方法，是由本地方法invoke0决定的。

六、反射的问题

性能问题
- java反射的性能并不好，原因主要是编译器没法对反射相关的代码做优化。
- 解决方案：
  - 1、通过setAccessible(true)关闭JDK的安全检查来提升反射速度。
  - 2、多次创建一个类的实例时，使用缓存。
  - 3、ReflectASM工具类，通过字节码生成的方式加快反射速度。
安全问题
- 单例模式的设计过程中，会强调将构造器设计为私有，因为这样可以防止从外部构造对象。但是反射可以获取类中的域、方法、构造器，修改访问权限。所以这样并不一定是安全的。
- 解决方案：
  - 1、在构造方法中检查单例对象，如果已创建则抛出异常。
  - 2、枚举式实现单例。
反射优点
- 能够运行时动态获取类的实例，提高灵活性。
- 与动态编译结合。

当然一般到业务场景以及如果一个程序对安全性有强制要求的场景，最好不要使用反射。

Java 反射原理

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