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  • 主要为大家详细介绍了Java方法反射实现原理,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
  • JAVA反反射射机机制制实实例例详详解解 这篇文章主要介绍了JAVA反射机制,以实例形式较为详细的分析讲解了Java反射机制的具体概念功能与使用技巧, 具 一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下 本文实例分析了JAVA反射...
  • 浅谈Java反射实现原理

    千次阅读 2017-04-30 10:54:54
    Java反射实现原理

    从一段示例代码开始

            Class clz = Class.forName("ClassA");
            Object instance = clz.newInstance();
            Method method = clz.getMethod("myMethod", String.class);
            method.invoke(instance, "abc","efg");

    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<init>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。试想一下,如果Method.invoke方法内,动态拼接成如下代码,转化成JVM能运行的字节码,就可以实现反射调用了。

         public Object invoke(Object obj, Object[] param){
            MyClass instance=(MyClass)obj;
            return instance.myMethod(param[0],param[1],...);
         }

    Class和Method对象

    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:

        Method copy() { 
            Method res = new Method(clazz, name, parameterTypes, returnType,
                                    exceptionTypes, modifiers, slot, signature,
                                    annotations, parameterAnnotations, annotationDefault);
            res.root = this;
            res.methodAccessor = methodAccessor;
            return res;
        }

    反射调用

        public Object invoke(Object obj, Object... args)
            throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
               InvocationTargetException
        {
            if (!override) {
                if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                    checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
                }
            }
            MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
            if (ma == null) {
                ma = acquireMethodAccessor();
            }
            return ma.invoke(obj, args);
        }

    调用Method.invoke之后,先进行访问权限检查,再获取MethodAccessor对象,并调用MethodAccessor.invoke方法。MethodAccessor被同名Method对象所共享,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,会创建出由字节码组装而成的MethodAccessorImpl。(是否采用inflation和15这个数字都可以在jvm参数中调整)

    那么以示例的反射调用ClassA.myMethod(String,String)为例,生成MethodAccessorImpl类的字节码对应成Java代码如下:

    public class GeneratedMethodAccessor1 extends MethodAccessorImpl {    
        public Object invoke(Object obj, Object[] args)  throws Exception {
            try {
                MyClass target = (ClassA) obj;
                String arg0 = (String) args[0];
                String arg1 = (String) args[1];
                target.myMethod(arg0,arg1);
            } catch (Throwable t) {
                throw new InvocationTargetException(t);
            }
        }
    }

    性能

    通过JNI调用native方法初始化更快,但对优化有阻碍作用。随着调用次数的增多,使用拼装出的字节码可以直接以Java调用的方式来实现反射,发挥了JIT的优化作用。

    那么为什么Java反射调用被普通的方法调用慢很多呢?我认为主要有以下三点原因:

    1. 因为接口的通用性,Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱,产生大量额外的对象和内存开销,频繁促发GC。
    2. 编译器难以对动态调用的代码提前做优化,比如方法内联。
    3. 反射需要按名检索类和方法,有一定的时间开销。

    参考

    展开全文
  • void innerMethod){ void innerMethod){ JAVA 反射机制之 Class 类 API 实例介绍 - AJava JAVA 反射机制之 Class 类 API 实例介绍 核心提示本文针对 jdk6.0 中 java.lang.Class 类的 API 进 行了简单的实例应用 例子...
  • java反射原理,反射机制原理,以及java反射机制实现实例!希望能给大家一点帮助!
  • 采取java反射机制优化工厂模式,使工厂模式更加灵活。
  • java反射原理,作用

    万次阅读 多人点赞 2018-10-17 14:31:44
    Java反射原理:java类的执行需要经历以下过程, 编译:.java文件编译后生成.class字节码文件 加载:类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部,并存储在运行时内存区的方法区,然后将其...

    什么是反射,反射原理

    Java反射的原理:java类的执行需要经历以下过程,

    编译:.java文件编译后生成.class字节码文件
    加载:类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部,并存储在运行时内存区的方法区,然后将其转换为一个与目标类型对应的java.lang.Class对象实例
    连接:细分三步
      验证:格式(class文件规范) 语义(final类是否有子类) 操作
      准备:静态变量赋初值和内存空间,final修饰的内存空间直接赋原值,此处不是用户指定的初值。
      解析:符号引用转化为直接引用,分配地址
    初始化:有父类先初始化父类,然后初始化自己;将static修饰代码执行一遍,如果是静态变量,则用用户指定值覆盖原有初值;如果是代码块,则执行一遍操作。

    Java的反射就是利用上面第二步加载到jvm中的.class文件来进行操作的。.class文件中包含java类的所有信息,当你不知道某个类具体信息时,可以使用反射获取class,然后进行各种操作。

    Java反射就是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;并且能改变它的属性。总结说:反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象,并且可以进行操作。

     

    获取class的三种方式

    先定义一个实体类Person:

    Package reflex;
    public class Person {
        //私有属性
        private String name = "Tom";
    
        //公有属性
        public int age = 18;
    
        //构造方法
        public Person() {   
    
        }
    
        //私有方法
        private void say(){
            System.out.println("private say()...");
        }
    
        //公有方法
        public void work(){
            System.out.println("public work()...");
        }
    }

    获取class方法 (类 对象 Class)

    //1、对象调用 getClass() 方法来获取,通常应用在:比如你传过来一个 Object
    //  类型的对象,而我不知道你具体是什么类,用这种方法
      Person p1 = new Person();
      Class c1 = p1.getClass();   

    //2、类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠,程序性能更高
    //  这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
      Class c2 = Person.class;

    //3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取,用的最多,
    //   但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
      Class c3 = Class.forName("reflex.Person");

    需要注意的是:一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的 c1,c2,c3进行 equals 比较,发现都是true。代码如下:

            Class class1 = Person.class;
            Person person = new Person();
            Class class2= person.getClass();
            if(class1.equals(class2)){
                System.out.println("class1.equals(class2)");
            }

    Class具有的部分方法如下:     

         getName():获得类的完整名字。
      getFields():获得类的public类型的属性。
      getDeclaredFields():获得类的所有属性。包括private 声明的和继承类
      getMethods():获得类的public类型的方法。
      getDeclaredMethods():获得类的所有方法。包括private 声明的和继承类
      getMethod(String name, Class[] parameterTypes):获得类的特定方法,name参数指定方法的名字,parameterTypes 参数指定方法的参数类型。
      getConstructors():获得类的public类型的构造方法。
      getConstructor(Class[] parameterTypes):获得类的特定构造方法,parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。
      newInstance():通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。

    Class能实现的功能

    1判断对象属于哪个类

            Person person = new Person();
            Class class2= person.getClass();
            System.out.println("class2:"+class2);
    输出:class2:class reflect.Person


    2获取类信息
            Class class1 = Person.class;
            Method[] methods = class1.getMethods();
            Method[] declaredMethods = class1.getDeclaredMethods();
            Field[] declaredFields = class1.getDeclaredFields();

    3构建对象

            Person person = new Person();
            Class class2= person.getClass();
            Object o = class2.newInstance();
             //强转前先用instanceof判断
            if(o instanceof Person){
                ((Person) o).work();
            }

    4动态执行方法
            Class class1 = Person.class;
            Method work = class1.getDeclaredMethod("work");
            Person person = new Person();
            work.invoke(person);

    5动态操作属性
           Class class1 = Person.class;
            Person person = new Person();
            Field field = class1.getDeclaredField("age");
            //age默认值是18
            field.set(person,22);
            System.out.println(person.age);

    6动态代理

    可以参考:https://blog.csdn.net/h2604396739/article/details/83096696

    jdk源码对反射的使用实例

    LongAdder中,运用反射获取某属性的偏移值,方便Unsafe类直接获取某属性的值

    // Unsafe mechanics Unsafe相关的初始化
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    private static final long valueOffset;
    static {
        try {
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Class<?> ak = Cell.class;
            // 获取类中属性的偏移值
            valueOffset = UNSAFE.objectFieldOffset (ak.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

    final boolean cas(long cmp, long val) {
        return UNSAFE.compareAndSwapLong(this, valueOffset, cmp, val);
    }

    什么时候应该使用反射?

    1)反射构建出无法直接访问的类:例如可以把完整的包+类名称放到properties中,java中获取,然后就可以根据这个配置获取class了,然后你就可以干很多事
    Class.forName("name");
    2)调用不可访问的方法
    如你想让单例变得不单例,可参考:https://blog.csdn.net/h2604396739/article/details/83825148
    3)简化代码
    参考:https://blog.csdn.net/h2604396739/article/details/83825148

    展开全文
  • JAVA反射机制及其原理实现

    千次阅读 2020-03-10 23:08:34
    JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;public、protected、private。 OO(面向对象),private私有的,不能访问。...

     

    9.1 概念

    JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;public、protected、private。

    OO(面向对象),private私有的,不能访问。这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。**

    反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象 例如:一个类有:成员变量、方法、构造方法、包等等信息,利用反射技术可以对一个类进行解剖,把各个组成部分映射成一个个对象。

    物理:有个反射的概念,通过镜子,可以知道物体的存在。看到一个镜像或名字等,知道物体在哪里。

    (其实:一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述) 如图是类的正常加载过程:反射的原理在与class对象。 熟悉一下加载的时候:Class对象的由来是将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。

    Student.java--->Student.class 经过编译成了一个字节码文件。

     

    img

    9.2 作用

    在日常的第三方应用开发过程中,经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放,这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。当然,也不是所有的都适合反射,之前就遇到一个案例,通过反射得到的结果与预期不符。阅读源码发现,经过层层调用后在最终返回结果的地方对应用的权限进行了校验,对于没有权限的应用返回值是没有意义的缺省值,否则返回实际值起到保护用户的隐私目的。

    反射是框架设计的灵魂

    (使用的前提条件:必须先得到代表的字节码的Class,Class类用于表示.class文件(字节码))

    9.2.1 反编译:.class-->.java

    9.2.2通过反射机制访问java对象的属性,方法,构造方法等;

    User user=new User();--》形成的java文件-->XXX.class

    将来赋值的时候,不是User类,是不是就报错了啊。存在紧耦合的状态,我们做OO的目的就是高内聚、松耦合,说白了,就是模块内部实现特定功能,模块与模块之间,关联度不大。

    这种方式,是编译时

    我们以后写程序,更多的应该是运行时给值。

     

    9.3 反射机制的相关类

    与Java反射相关的类如下:

    类名用途
    Class类代表类的实体,在运行的Java应用程序中表示类和接口
    Field类代表类的成员变量(成员变量也称为类的属性)
    Method类代表类的方法
    Constructor类代表类的构造方法

    9.3.1 查看Class类在java中的api

    img

    Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。(包括基本数据类型) Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass 方法自动构造的。也就是这不需要我们自己去处理创建,JVM已经帮我们创建好了。

    没有公共的构造方法,方法共有64个太多了。下面用到哪个就详解哪个吧 img

    9.3.2 根据一个字符串得到一个类

    类名方法含义
    StringgetClass表示此对象运行时类的 Class 对象
    ClassforName具有指定名的类的 Class 对象
    包装类属性Type

    参考代码:

             String str="今天是反射课程";
             Class clz=str.getClass();//得到当前正在运行的类;
             System.out.println(clz);
             Class clz2=Integer.TYPE; //包装类型,不同;包装类.Type
             System.out.println(clz2);
             System.out.println(Boolean.TYPE);
             System.out.println(Double.TYPE);
             System.out.println(Character.TYPE);
     ​

    9.3.3 获取Class对象的 三种方式

    • Object:getClass

    • 任何数据类型(包含基本数据类型)都有一个"静态"的class属性,这时候可以通过类名.属性访问.

    • 通过Class类的静态方法:forName(string className路径)

    参考代码

    //1.使用第一种方式来获取User的Class对象;
             User user=new User(); //弄了一个User对象,在内存里面;
             Class clz1=user.getClass(); //对象.getClass
             System.out.println(clz1); //clz1:是什么类呢?com.aaa.chapter07.User;路径+类名;
             //2.使用第二种方式;
             Class clz2=User.class;      //类名.class 这个静态属性.
             System.out.println(clz2);
             //这时候,我们是不是考虑一下,之前讲的那个原理图。证明原理图,里面,正在运行的Class是一个。
             System.out.println(clz1==clz2);
             //3.Class.forName(类路径方式)
             try {
                 Class clz3=Class.forName("com.aaa.chapter07.User");
                 System.out.println(clz3);
                 System.out.println(clz2==clz3);
             } catch (ClassNotFoundException e) {
                 e.printStackTrace();
             }

    提问?最常用哪种?一般用第三个。松耦合方式。

    9.3.4 通过反射来获取构造方法

    调用方法:

    1.获取构造方法:

    1).批量的方法: public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法 public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)

    2).获取单个的方法,并调用: public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法: public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;

    例如:

    调用构造方法: Constructor-->newInstance(Object... initargs)

    package com.aaa.chapter07;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Field;
    import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
    import java.sql.Connection;
    
    /**
     * Created by 张晨光 on 2020/3/10 10:24
     */
    public class Constructors {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
            Class clz=Class.forName("com.aaa.chapter07.User");
            //2.获取所有公共字段;
    //        Field[] fields = clz.getFields();
    //        for(Field f:fields){
    //            System.out.println(f);
    //        }
            //2.获取所有共有 私有字段;
    //        Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
    //        for(Field f:fields){
    //            System.out.println(f);
    //        }
            Field field=clz.getField("country");
            System.out.println(field);
            Object obj=clz.getConstructor().newInstance();
            field.set(obj,"中国");
            User u=(User)obj;
            System.out.println(u.getCountry());
        }
    }
    

    2、newInstance是 Constructor类的方法(管理构造函数的类) api的解释为: newInstance(Object... initargs) 使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例,并用指定的初始化参数初始化该实例。 它的返回值是T类型,所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象。并为之调用

     

    package com.aaa.chapter07;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
    
    /**
     * Created by 张晨光 on 2020/3/10 22:29
     */
    public class InstanceDemo {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
            Class clz=Class.forName("com.aaa.chapter07.User");
            //1.调用第一个默认构造方法,没有参数,创建实例之后,再次使用setter赋值。
    //        Constructor constructor = clz.getConstructor();//Alt+Enter,
    //        Object obj=constructor.newInstance();
    //        User user=(User)obj;
    //        user.setName("张老师");
    //        System.out.println(obj);
            //2.调用第二个有3个参数的构造方法,公共的构造方法,注意里面参数的使用方式.
    //        Constructor constructor2 = clz.getConstructor(String.class,char.class,Integer.class);
    //        Object obj2=constructor2.newInstance("张晨光",'男',18);//类似于之前的构造方法,填充值;
    //        User user2=(User)obj2;
    //        System.out.println(user2);
            //3.调用第三个私有构造方法,这个构造方法,我们说外部无法访问.
            Constructor declaredConstructor = clz.getDeclaredConstructor(String.class);
            //设置私有构造方法,可以访问,强制(暴力)访问.
            declaredConstructor.setAccessible(true);
            Object obj=declaredConstructor.newInstance("登徒子");
    
            User user3=(User)obj;
            System.out.println(user3);
        }
    }
    

    9.3.5 获取成员变量并调用

    获取成员变量并调用:

    1.批量的

    1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"

    2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;

    2.获取单个的:

    1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段;

    2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)

    设置字段的值:

    Field --> public void set(Object obj,Object value):

    参数说明:

    1.obj:要设置的字段所在的对象;

    2.value:要为字段设置的值;

    展开全文
  • Java方法反射实现原理

    万次阅读 2018-09-12 15:29:53
    反射方面先看Java反射与动态代理 “物有本末,事有始终。知其先后,则近道矣” 前段时间看了笨神的 从一起GC血案谈到反射原理一本,就把Java方法的反射机制实现撸了一遍。 方法反射实例 public class ...

    反射方面先看Java反射与动态代理

    “物有本末,事有始终。知其先后,则近道矣”

    前段时间看了笨神的 从一起GC血案谈到反射原理一本,就把Java方法的反射机制实现撸了一遍。

    方法反射实例

    public class ReflectCase {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            Proxy target = new Proxy();
            Method method = Proxy.class.getDeclaredMethod("run");
            method.invoke(target);
        }
    
        static class Proxy {
            public void run() {
                System.out.println("run");
            }
        }
    }
    

    通过Java的反射机制,可以在运行期间调用对象的任何方法,如果大量使用这种方式进行调用,会有性能或内存隐患么?为了彻底了解方法的反射机制,只能从底层代码入手了。

    Method获取

    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

     

    其中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:

    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;

    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。

    Method调用

    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:

    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: 

    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-Dsun.reflect.noInflation=true对这两个字段重新设置,而且只会设置一次;

    如果noInflationfalse,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delegateinvoke方法,其中delegate参数目前是NativeMethodAccessorImpl对象,所以最终Methodinvoke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:


    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。

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