说说Java反射机制

简书 占小狼
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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。

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();
      }
}

2. 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。

3. 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());

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。

END。
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