系列文章目录
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- 前言
- 一、 如何获取反射中的Class对象？
- 二、反射的步骤
- 三、详细解答
- 1. 获取对象类的实例
- 2、newInstance() 的实现方式
- 3、获取Method对象
- 4. 调用invoke()方法。
- 总结
前言
反射是在运行状态中，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一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。
一、 如何获取反射中的Class对象？
-
Class.forName(“类的路径”)；当你知道该类的全路径名时，你可以使用该方法获取 Class 类对象。
Class clz = Class.forName("java.lang.String"); -
类名.class。这种方法只适合在编译前就知道操作的 Class。
Class clz = String.class; -
对象名.getClass()。
String str = new String("Hello"); Class clz = str.getClass(); -
如果是基本类型的包装类，可以调用包装类的Type属性来获得该包装类的Class对象。
二、反射的步骤
从这个简单的例子可以看出，一般情况下我们使用反射获取一个对象的步骤：
- 获取类的 Class 对象实例
Class clz = Class.forName("com.zhenai.api.Apple");
- 根据 Class 对象实例获取 Constructor 对象
Constructor appleConstructor = clz.getConstructor();
- 使用 Constructor 对象的 newInstance 方法获取反射类对象
Object appleObj = appleConstructor.newInstance();
而如果要调用某一个方法，则需要经过下面的步骤：
- 获取方法的 Method 对象
Method setPriceMethod = clz.getMethod("setPrice", int.class);
- 利用 invoke 方法调用方法
setPriceMethod.invoke(appleObj, 14);
三、详细解答
1. 获取对象类的实例
- 反射获取类实例 Class.forName()，并没有将实现留给了java,而是交给了jvm去加载！主要是先获取 ClassLoader, 然后调用 native 方法，获取信息，加载类则是回调 java.lang.ClassLoader。最后，jvm又会回调 ClassLoader 进类加载！
反射获取类实例Class.forName("C.a.xxx");
首先调用了 java.lang.Class 的静态方法，获取类信息！
@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
// 先通过反射，获取调用进来的类信息，从而获取当前的 classLoader
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
// 调用native方法进行获取class信息
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}
forName()反射获取类信息，并没有将实现留给了java,而是交给了jvm去加载！
主要是先获取 ClassLoader, 然后调用 native 方法，获取信息，加载类则是回调 java.lang.ClassLoader.
最后，jvm又会回调 ClassLoader 进类加载！
2、newInstance() 的实现方式
newInstance() 主要做了三件事：
- 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。
// 首先肯定是 Class.newInstance
@CallerSensitive
public T newInstance()
throws InstantiationException, IllegalAccessException
{
if (System.getSecurityManager() != null) {
checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false);
}
// NOTE: the following code may not be strictly correct under
// the current Java memory model.
// Constructor lookup
// newInstance() 其实相当于调用类的无参构造函数，所以，首先要找到其无参构造器
if (cachedConstructor == null) {
if (this == Class.class) {
// 不允许调用 Class 的 newInstance() 方法
throw new IllegalAccessException(
"Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class"
);
}
try {
// 获取无参构造器
Class<?>[] empty = {};
final Constructor<T> c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED);
// Disable accessibility checks on the constructor
// since we have to do the security check here anyway
// (the stack depth is wrong for the Constructor's
// security check to work)
java.security.AccessController.doPrivileged(
new java.security.PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
c.setAccessible(true);
return null;
}
});
cachedConstructor = c;
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw (InstantiationException)
new InstantiationException(getName()).initCause(e);
}
}
Constructor<T> tmpConstructor = cachedConstructor;
// Security check (same as in java.lang.reflect.Constructor)
int modifiers = tmpConstructor.getModifiers();
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(this, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
if (newInstanceCallerCache != caller) {
Reflection.ensureMemberAccess(caller, this, null, modifiers);
newInstanceCallerCache = caller;
}
}
// Run constructor
try {
// 调用无参构造器
return tmpConstructor.newInstance((Object[])null);
} catch (InvocationTargetException e) {
Unsafe.getUnsafe().throwException(e.getTargetException());
// Not reached
return null;
}
}
其中getConstructor0() 为获取匹配的构造方器；分三步：
1. 先获取所有的constructors, 然后通过进行参数类型比较；
2. 找到匹配后，通过 ReflectionFactory copy一份constructor返回；
3. 否则抛出 NoSuchMethodException;
3、获取Method对象
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：
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;
}
4. 调用invoke()方法。
调用invoke方法的流程如下：
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代码创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：
public class GeneratedMethodAccessor1 extends MethodAccessorImpl {
public Object invoke(Object obj, Object[] args) throws Exception {
try {
MyClass target = (MyClass) obj;
String arg0 = (String) args[0];
target.myMethod(arg0);
} catch (Throwable t) {
throw new InvocationTargetException(t);
}
}
}
总结
用几句话总结反射的实现原理：
1. 反射类及反射方法的获取，都是通过从列表中搜寻查找匹配的方法，所以查找性能会随类的大小方法多少而变化；
2. 每个类都会有一个与之对应的Class实例，从而每个类都可以获取method反射方法，并作用到其他实例身上；
3. 反射也是考虑了线程安全的，放心使用；
4. 反射使用软引用relectionData缓存class信息，避免每次重新从jvm获取带来的开销；
5. 反射调用多次生成新代理Accessor, 而通过字节码生存的则考虑了卸载功能，所以会使用独立的类加载器；
6. 当找到需要的方法，都会copy一份出来，而不是使用原来的实例，从而保证数据隔离；
7. 调度反射方法，最终是由jvm执行invoke0()执行；
参考：https://www.cnblogs.com/yougewe/p/10125073.html
