大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
反射是个啥? 为啥要反射? 反射怎么弄? 要弄懂反射,首先需要回答关于反射的这三大问题。 这篇博客的主要目的就是 深入浅出地来回答这三个问题。
“卧槽,这是啥,为啥带我到这里,我要知道啥是反射,这四个让人看不懂的字母是个啥。” 骚年,别着急,一步一步来学习,要搞懂反射,先要认识反射他爸(干爸吧),RTTI(Runtime Type Information,运行时类型信息)
并不是所有的Class都能在编译时明确,因此在某些情况下需要在运行时再发现和确定类型信息(比如:基于构建编程,),这就是RTTI(Runtime Type Information,运行时类型信息)。
在java中,有两种RTTI的方式,一种是传统的,即假设在编译时已经知道了所有的类型;还有一种,是利用反射机制,在运行时再尝试确定类型信息。
本文主要讲反射方式实现的RTTI,建议在阅读本文之前,先了解类的加载机制(参考我的博客:JAVA类加载详解)。
严格的说,反射也是一种形式的RTTI,不过,一般的文档资料中把RTTI和反射分开,因为一般的,大家认为RTTI指的是传统的RTTI,通过继承和多态来实现,在运行时通过调用超类的方法来实现具体的功能(超类会自动实例化为子类,或使用instance of)。
传统的RTTI有3种实现方式:
传统的RTTI与反射最主要的区别,在于RTTI在编译期需要.class文件,而反射不需要。传统的RTTI使用转型或Instance形式实现,但都需要指定要转型的类型。
public void rtti(Object obj){
Toy toy = Toy(obj);
// Toy toy = Class.forName("myblog.rtti.Toy")
// obj instanceof Toy
}
obj虽然是被转型了,但在编译期,就需要知道要转成的类型Toy,也就是需要Toy的.class文件。
相对的,反射完全在运行时在通过Class类来确定类型,不需要提前加载Toy的.class文件。
那到底什么是反射(Reflection)呢?反射有时候也被称为内省(Introspection),事实上,反射,就是一种内省的方式,**Java不允许在运行时改变程序结构或类型变量的结构,但它允许在运行时去探知、加载、调用在编译期完全未知的class,可以在运行时加载该class,生成实例对象(instance object),调用method,或对field赋值。
关于Java的反射API,没必要去记忆,可以在任何JDK API中查询即可:
Class类:http://www.ostools.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/Class.html
reflect包:http://www.ostools.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/reflect/package-summary.html
这世界上没有什么东西是完美的,口中完美的东西反而死的越快。就像…,能举出来的例子就像省略号一样多。
灵活,没错,反射的优点就只有这一个,但却是最致命的那一个。它让JAVA变成了一个风骚的绅士,颇具魅力。让其在各大语言的战斗中,深得程序员的深爱。 如果JAVA没有反射,就像哈士奇没有了傻二,就像猫咪没有了可爱,就像我没有了帅气。真的太严重了。
没有了反射首先: 1.所有简单好用的框架和骚代码都消失了
没错,就这一点就足够致命了,所以真的难以想象失去了反射的JAVA还能走多远,就像真的难以想象失去帅气的我还有什么用。(写到这里我有点被自己感动的想哭)
反射的底层,这里主要讲解Method的获取与执行
调用Class类的getDeclaredMethod可以获取指定方法名和参数的方法对象Method。
getDeclaredMethod
这里,我们看到privateGetDeclaredMethods和searchMethods两个看起来陌生又重要的方法,privateGetDeclaredMethods方法从缓存或JVM中获取该Class中申明的方法列表,searchMethods方法将从返回的方法列表里找到一个匹配名称和参数的方法对象。
searchMethods
如果找到一个匹配的Method,则重新copy一份返回,即Method.copy()方法。 所次每次调用getDeclaredMethod方法返回的Method对象其实都是一个新的对象,且新对象的root属性都指向原来的Method对象,如果需要频繁调用,最好把Method对象缓存起来。
privateGetDeclaredMethods 从缓存或JVM中获取该Class中申明的方法列表,实现如下:
其中reflectionData()方法实现如下:
这里有个比较重要的数据结构ReflectionData,用来缓存从JVM中读取类的如下属性数据:
从reflectionData()方法实现可以看出:reflectionData对象是SoftReference类型的,说明在内存紧张时可能会被回收,不过也可以通过-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB参数控制回收的时机,只要发生GC就会将其回收,如果reflectionData被回收之后,又执行了反射方法,那只能通过newReflectionData方法重新创建一个这样的对象了,newReflectionData方法实现如下:
通过unsafe.compareAndSwapObject方法重新设置reflectionData字段;
在privateGetDeclaredMethods方法中,如果通过reflectionData()获得的ReflectionData对象不为空,则尝试从ReflectionData对象中获取declaredMethods属性,如果是第一次,或则被GC回收之后,重新初始化后的类属性为空,则需要重新到JVM中获取一次,并赋值给ReflectionData,下次调用就可以使用缓存数据了。
获取到指定的方法对象Method之后,就可以调用它的invoke方法了,invoke实现如下:
应该注意到:这里的MethodAccessor对象是invoke方法实现的关键,一开始methodAccessor为空,需要调用acquireMethodAccessor生成一个新的MethodAccessor对象,MethodAccessor本身就是一个接口,实现如下:
在acquireMethodAccessor方法中,会通过ReflectionFactory类的newMethodAccessor创建一个实现了MethodAccessor接口的对象,实现如下:
在ReflectionFactory类中,有2个重要的字段:noInflation(默认false)和inflationThreshold(默认15),在checkInitted方法中可以通过-Dsun.reflect.inflationThreshold=xxx和-Dsun.reflect.noInflation=true对这两个字段重新设置,而且只会设置一次;
如果noInflation为false,方法newMethodAccessor都会返回DelegatingMethodAccessorImpl对象,DelegatingMethodAccessorImpl的类实现
其实,DelegatingMethodAccessorImpl对象就是一个代理对象,负责调用被代理对象delegate的invoke方法,其中delegate参数目前是NativeMethodAccessorImpl对象,所以最终Method的invoke方法调用的是NativeMethodAccessorImpl对象invoke方法,实现如下:
这里用到了ReflectionFactory类中的inflationThreshold,当delegate调用了15次invoke方法之后,如果继续调用就通过MethodAccessorGenerator类的generateMethod方法生成MethodAccessorImpl对象,并设置为delegate对象,这样下次执行Method.invoke时,就调用新建的MethodAccessor对象的invoke()方法了。
这里需要注意的是: generateMethod方法在生成MethodAccessorImpl对象时,会在内存中生成对应的字节码,并调用ClassDefiner.defineClass创建对应的class对象,实现如下:
在ClassDefiner.defineClass方法实现中,每被调用一次都会生成一个DelegatingClassLoader类加载器对象
这里每次都生成新的类加载器,是为了性能考虑,在某些情况下可以卸载这些生成的类,因为类的卸载是只有在类加载器可以被回收的情况下才会被回收的,如果用了原来的类加载器,那可能导致这些新创建的类一直无法被卸载,从其设计来看本身就不希望这些类一直存在内存里的,在需要的时候有就行了。
参考链接: JAVA反射原理0 JAVA反射原理1 JAVA反射原理2 JAVA反射原理3
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