萬字總結——反射(框架之魂)

目錄

前言

反射的概述(基礎部分開始)

爲什麼要反射?

反射的用途

獲取Class文件對象的三種方式

反射的使用

1.通過反射獲取所有參數 getDeclaredFields

2.通過反射獲取指定參數getDeclaredField

3.通過反射獲取所有pubic類型的參數 getFields

4.通過反射獲取指定public類型的參數 getField

插曲:爲什麼getFields和getField只能獲取public類型的字段?

5.通過反射獲取所有方法 getDeclaredMethods

6.通過反射獲取指定方法 getDeclaredMethod

7.通過反射獲取所有public類型的方法 getMethods

8.通過反射獲取指定public類型的方法 getMethod

9.通過反射獲取所有構造方法 getDeclaredConstuctors

10.通過反射獲取某個帶參數的構造方法 getDeclaredConstructor

11.通過反射獲取所有public類型的構造方法getConstructors

12.通過反射獲取某個public類型的構造方法getConstructor

13.通過無參構造來獲取該類對象 newInstance()

14.通過有參構造來獲取該類對象 newInstance(XXXX)

15.獲取類名包含包路徑 getName()

16.獲取類名不包含包路徑 getSimpleName()

17.通過反射調用方法 invoke

18.判斷方法是否能調用isAccessible

19.設置安全檢查開關setAccessible

常見面試題解答(進階部分開始)

被反射的類是否一定需要無參構造方法?

反射的使用有什麼優勢和劣勢?

爲什麼說反射可以降低耦合?

反射比較損耗性能,爲什麼這樣說?(重點)

反射中的setAccessible()方法是否破壞了類的訪問規則

反射源碼解析

MethodAccessor的C語言實現(默認)

MethodAccessor的Java實現

例子

結語

參考資料


前言

準備過年看下Spring源碼,用來唬人,哈哈哈哈。正經點,是爲了在遇到問題的時候,能知其然而知其所以然。但是在開始前,先惡補下基礎知識。今天看框架之魂——反射。

反射的概述(基礎部分開始)

反射是在編譯狀態,對某個類一無所知 ,但在運行狀態中,對於任意一個類,都能知道這個類的所有屬性和方法。

這個說太乾澀了,沒有靈魂,就像下面兩張圖。

所以咱來舉個例子,拒絕沒有靈魂。O(∩_∩)O哈哈~

爲什麼要反射?

如果我們沒有Orange類,那該類在編譯的時候就會報錯找不到該類。這是我們平常使用的“正射”。這個名字是爲了和反射相對應,不是官方的術語。

但是這存在着一個明顯的缺點,就是在main方法裏調用的是Apple類,並沒有調用Orange類,所以應該是可以正常調用的,當我想要調用Orange類的時候,再報錯即可。但是,事與願違,事情不是照着我們的想法而發展的。

我們需要一種在編譯時不檢查類的調用情況,只有在運行時,才根據相應的要求調用相應的類,這就是“反射”。

反射的用途

反射最重要的用途就是開發各種通用框架。很多框架(比如 Spring)都是配置化的(比如通過 XML 文件配置 Bean),爲了保證框架的通用性,它們可能需要根據配置文件加載不同的對象或類,調用不同的方法,這個時候就必須用到反射,運行時動態加載需要加載的對象。

舉一個例子,在運用 Struts 2 框架的開發中我們一般會在 struts.xml 裏去配置 Action,比如:

<action name="login"       
        class="org.ScZyhSoft.test.action.SimpleLoginAction"   
        method="execute">      
      <result>/shop/shop-index.jsp</result>     
      <result name="error">login.jsp</result>
</action> 

配置文件與 Action 建立了一種映射關係,當 View 層發出請求時,請求會被 StrutsPrepareAndExecuteFilter 攔截,然後 StrutsPrepareAndExecuteFilter 會去動態地創建 Action 實例。比如我們請求 login.action,那麼 StrutsPrepareAndExecuteFilter就會去解析struts.xml文件,檢索action中name爲login的Action,並根據class屬性創建SimpleLoginAction實例,並用invoke方法來調用execute方法,這個過程離不開反射。

獲取Class文件對象的三種方式

萬事萬物都是對象。

Apple apple=new Apple();中的apple爲Apple的一個實例。那Apple對象是哪個的實例呢?

其實是Class類的實例。

我們可以看他的註釋,私有的構造方法,只有JVM才能創建對象。

如果我們能找到某個對象的Class類,即可以創建其實例。

  • 靜態屬性class

  • Object類的getClass方法,如果知道實例,直接調用其getClass方法。

  • Class類的靜態方法forName(),參數爲類的完整路徑(推薦使用)

這裏需要注意,通過類的全路徑名獲取Class對象會拋出一個異常,要用try....catch...捕獲異常。如果根據類路徑找不到這個類那麼就會拋出這個異常,Class類中forName方法源碼如下:

注:雖然寫了三種方式,但平常使用最多,最推薦的是第三種方式,因爲第一種方式需要知道類,第二種方式需要知道實例,如果知道了這些,可以直接調用其方法和參數,沒必要再用Class來實現功能。舉個例子,你從北京去上海,第一種方式直達就行,第二種方式和第三種方式則是先從北京到雲南,再從雲南到上海,顯得太冗餘。

如果要加載的類是內部類,要記得加$。

反射的使用

我們以Apple類爲例,利用發射來獲取其參數和方法。其有三個參數,默認default參數color,公有public參數size,私有private參數price。三個構造方法,分別是默認default構造,公有public帶有三個參數的有參構造,私有帶有兩個參數的有參構造。六個setter/getter方法公有方法,分別是color的默認default隔離級別的setter/getter方法,size的public隔離級別的setter/getter方法,price的private隔離級別的setter/getter方法。toString和三個參數的setter/getter方法。最後還有一個public隔離級別的toString方法。這樣詳細展開的描述,看起來很複雜,其實很簡單的,具體代碼如下:

package com.eastrobot.reflect;

public class Apple extends Fruit{
    String color;//默認default
    public int size;
    private int price;

    Apple() {//默認default
        System.out.println("Apple的無參構造");
    }

    public Apple(String color, int size, int price) {
        this.color = color;
        this.size = size;
        this.price = price;
        System.out.println("Apple的有參構造——三個參數");
    }

    private Apple(String color, int size) {
        this.color = color;
        this.size = size;
        this.price = 10;
        System.out.println("Apple的有參構造——兩個參數");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "color:" + color + ",size:" + size + ",price:" + price;
    }

    //默認default
    String getColor() {
        return color;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    private int getPrice() {
        return price;
    }

    //默認default
    void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public void setSize(int size) {
        this.size = size;
    }

    private void setPrice(int price) {
        this.price = price;
    }
}

繼承的父類Fruit,包括一個public類型的參數taste,和其public類型的setter/getter方法。

public class Fruit {   
 public String taste; 
 public String getTaste() {  
      return taste;    
 }   
 public void setTaste(String taste) {   
     this.taste = taste;  
  }
}

1.通過反射獲取所有參數 getDeclaredFields

System.out.println("getDeclaredFields**********");
Field[] fields=appleClass.getDeclaredFields();
for(Field field:fields){   
 System.out.println(field.toString());
}

運行結果如下:

 

注:不管何種隔離級別,getDeclaredFields都會獲取到所有參數。

2.通過反射獲取指定參數getDeclaredField

//指定參數
System.out.println("getDeclaredField**********");
Field colorField=appleClass.getDeclaredField("color");
System.out.println("color:"+colorField.toString());

Field sizeField=appleClass.getDeclaredField("size");
System.out.println("size:"+sizeField.toString());

Field priceField=appleClass.getDeclaredField("price");
System.out.println("price:"+priceField.toString());

運行結果如下:

 

 

 

 

注:不管何種隔離級別,getDeclaredField可以通過輸入值獲取指定參數。

3.通過反射獲取所有pubic類型的參數 getFields

System.out.println("getFields**********");
Field[] fields=appleClass.getFields();
for(Field field:fields){    
    System.out.println(field.toString());
}

運行結果如下:

 

注:只能通過反射獲取public類型的屬性,也包括繼承自父類的屬性。

4.通過反射獲取指定public類型的參數 getField

Field colorField=appleClass.getField("color");
System.out.println("color:"+colorField.toString());

運行結果如下:

-------------------手動分割線-------------------

Field sizeField=appleClass.getField("size");
System.out.println("size:"+sizeField.toString());

運行結果如下:

-------------------手動分割線-------------------

Field priceField=appleClass.getField("price");
System.out.println("price:"+priceField.toString());

運行結果如下:

 

注:只有public類型才能通過getField方法獲取到,其他類型均獲取不到。

看到這裏,有些小夥伴要問了,這是爲啥,理由呢?咱不能死記硬背,這樣過兩天就忘了,記得不牢固,咱來瞅瞅底層幹了啥。

插曲:爲什麼getFields和getField只能獲取public類型的字段?

我們以getField爲例,觀察getDeclaredField和getField的區別,可以看到兩者都調用了privateGetDeclaredFields方法,但是區別是getDeclaredField方法中的參數publicOnly是false,getField方法中的參數publicOnly爲true。

getDeclaredField方法:

getField方法:

那privateGetDeclaredFields裏面幹了啥,我們看下。

我們可以看到如果爲true,就取declaredPublicFields字段,即public字段,如果爲false,就取DeclaredFields。

5.通過反射獲取所有方法 getDeclaredMethods

//所有方法
System.out.println("getDeclaredMethods**********");
Method[] methods=appleClass.getDeclaredMethods();
for(Method method:methods){    
    System.out.println(method.toString());
}

運行結果如下:

6.通過反射獲取指定方法 getDeclaredMethod

//指定方法
System.out.println("getDeclaredMethod**********");

//default
Method getColorMethod=appleClass.getDeclaredMethod("getColor");
System.out.println("getColorMethod:"+getColorMethod.toString());

//public
Method getSizeMethod=appleClass.getDeclaredMethod("getSize");
System.out.println("getSizeMethod:"+getSizeMethod.toString());

//private
Method getPriceMethod=appleClass.getDeclaredMethod("getPrice");
System.out.println("getPriceMethod:"+getPriceMethod.toString());

//父類的public
Method getTasteMethod=appleClass.getDeclaredMethod("getTaste");
System.out.println("getTasteMethod:"+getTasteMethod.toString());

運行結果如下:

注:getDeclaredMethod只能獲取自己定義的方法,不能獲取從父類的方法。

7.通過反射獲取所有public類型的方法 getMethods

//所有方法
System.out.println("getMethods**********");
Method[] methods=appleClass.getMethods();
for(Method method:methods){
    System.out.println(method.toString());
}

運行結果如下:

注:getMethods可以通過反射獲取所有的public方法,包括父類的public方法。

8.通過反射獲取指定public類型的方法 getMethod

//指定方法
System.out.println("getMethod**********");
Method method=appleClass.getMethod("toString");
System.out.println(method.toString());

運行結果如下:

9.通過反射獲取所有構造方法 getDeclaredConstuctors

//構造方法
System.out.println("getDeclaredConstructors**********");
Constructor[] constructors=appleClass.getDeclaredConstructors();
for(Constructor constructor:constructors){   
 System.out.println(constructor.toString());
}

運行結果如下:

10.通過反射獲取某個帶參數的構造方法 getDeclaredConstructor

//指定構造方法
System.out.println("getDeclaredConstructor**********");
Class[] cArg = new Class[3];
cArg[0] = String.class;
cArg[1] = int.class;
cArg[2] = int.class;
Constructor constructor=appleClass.getDeclaredConstructor(cArg);
System.out.println(constructor.toString());

運行結果如下:

11.通過反射獲取所有public類型的構造方法getConstructors

System.out.println("getConstructors**********");
Constructor[] constructors=appleClass.getConstructors();
for(Constructor constructor:constructors){
    System.out.println(constructor.toString());
}

運行結果:

12.通過反射獲取某個public類型的構造方法getConstructor

//構造方法
System.out.println("getConstructor**********");
Constructor constructor1 = appleClass.getConstructor(String.class,int.class,int.class);
System.out.println("public類型的有參構造:" + constructor1.toString());

Constructor constructor2 = appleClass.getConstructor(String.class, int.class);
System.out.println("private類型的有參構造:" + constructor2.toString());

運行結果:

13.通過無參構造來獲取該類對象 newInstance()

//調用無參構造創建對象
Class appleClass = Class.forName("com.eastrobot.reflect.Apple");
Apple apple=(Apple)appleClass.newInstance();

運行結果如下:

14.通過有參構造來獲取該類對象 newInstance(XXXX)

Constructor constructor=appleClass.getConstructor(String.class,int.class,int.class);
Apple apple=(Apple)constructor.newInstance("紅色",10,5);

運行結果如下:

15.獲取類名包含包路徑 getName()

String name= appleClass.getName();
System.out.println("name:"+name);

運行結果如下:

16.獲取類名不包含包路徑 getSimpleName()

String simpleName =appleClass.getSimpleName();
System.out.println("simpleName:"+simpleName);

運行結果如下:

17.通過反射調用方法 invoke

//調用無參構造創建對象
Class appleClass = Class.forName("com.eastrobot.reflect.Apple");

//調用有參構造
Constructor constructor = appleClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
Apple apple = (Apple) constructor.newInstance("紅色", 10, 20);

//獲取toString方法並調用
Method method = appleClass.getDeclaredMethod("toString");
String str=(String)method.invoke(apple);
System.out.println(str);

運行結果:

注:invoke+實例可以調用相關public方法。

18.判斷方法是否能調用isAccessible

//調用無參構造創建對象
Class appleClass = Class.forName("com.eastrobot.reflect.Apple");

//調用有參構造
Constructor constructor = appleClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
Apple apple = (Apple) constructor.newInstance("紅色", 10, 20);

//獲取public的getSize方法並調用
Method method = appleClass.getDeclaredMethod("getSize");
System.out.println("getSize方法的isAccessible:" + method.isAccessible());
int size = (Integer) method.invoke(apple);
System.out.println("size:" + size);

//獲取private的getPrice方法並調用
method = appleClass.getDeclaredMethod("getPrice");
System.out.println("getPrice的isAccessible:" + method.isAccessible());
int price = (Integer) method.invoke(apple);
System.out.println("price:" + price);

運行結果:

注:這樣一看,public和private類型的isAccessible都爲false,但是public類型的值可以獲取到,但是private類型的值並不能獲取到。其實isAccessible()值爲 true或false,是指啓用和禁用訪問安全檢查的開關,如果爲true,則取消安全檢查,爲false,則執行安全檢查。如上,兩者都爲false,說明兩者的進行了安全檢查,getSize爲public類型,則可以獲取值,而getPrice爲private,則不能獲取值。

19.設置安全檢查開關setAccessible

//調用無參構造創建對象
Class appleClass = Class.forName("com.eastrobot.reflect.Apple");

//調用有參構造
Constructor constructor = appleClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
Apple apple = (Apple) constructor.newInstance("紅色", 10, 20);

//獲取price
Method otherMethod = appleClass.getDeclaredMethod("getPrice");
System.out.println("getPrice方法的isAccessible:" + otherMethod.isAccessible());
otherMethod.setAccessible(true);
int price = (Integer) otherMethod.invoke(apple);
System.out.println("之前的price:" + price);

//重新設置price
Method method = appleClass.getDeclaredMethod("setPrice", int.class);
System.out.println("isAccessible:" + method.isAccessible());
method.setAccessible(true);
method.invoke(apple, 100);

//再次獲取price
otherMethod = appleClass.getDeclaredMethod("getPrice");
otherMethod.setAccessible(true);
price = (Integer) otherMethod.invoke(apple);
System.out.println("之後的price:" + price);

運行結果:

注:setAccessible(true)表示取消安全檢查,setAccessible(false)表示啓用安全檢查。

常見面試題解答(進階部分開始)

被反射的類是否一定需要無參構造方法?

不一樣。因爲有參構造方法也可以反射,具體代碼如下:

Constructor constructor=appleClass.getConstructor(String.class,int.class,int.class);
Apple apple=(Apple)constructor.newInstance("紅色",10,5);

反射的使用有什麼優勢和劣勢?

優勢:

在編譯時根本無法知道該對象或類可能屬於哪些類,程序只依靠運行時信息來發現該對象和類的真實信息。反射提高了Java程序的靈活性和擴展性,降低耦合性,提高自適應能力。它允許程序創建和控制任何類的對象,無需提前硬編碼目標類。

劣勢:

使用反射基本上是一種解釋操作,用於字段和方法接入時要遠慢於直接代碼

使用反射會模糊程序內部邏輯,程序人員希望在源代碼中看到程序的邏輯,反射等繞過了源代碼的技術,因而會帶來維護問題。(這也就是看源碼爲什麼這麼難?哎。。。。)

爲什麼說反射可以降低耦合?

因爲反射不是硬編碼,在運行時可以靈活發現該類的詳細信息,降低了代碼之間的耦合性。

反射比較損耗性能,爲什麼這樣說?(重點)

怎麼去判斷一個函數的性能?因爲函數的執行太快太快了,你需要一個放慢鏡,這樣才能捕捉到他的速度。怎麼做?把一個函數執行一百萬遍或者一千萬遍,你才能真正瞭解一個函數的性能。也就是,你如果想判斷性能,你就不能還停留在秒級,毫秒級的概念。

如下是將直接獲取實例,直接獲取方法,反射獲取實例,反射獲取方法分別執行1百萬次所花費差。

try {    
    //直接獲取實例
    long startTime1 = System.currentTimeMillis();   
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) { 
       new Apple();   
    }  
    long endTime1 = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("直接獲取實例時間:" + (endTime1 - startTime1));   
 
    //直接獲取方法  
    long startTime2= System.currentTimeMillis();   
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {  
      new Apple().toString();   
    }  
    long endTime2 = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("直接獲取方法時間:" + (endTime2- startTime2)); 
   
   //反射獲取實例  
   Class appleClass=Class.forName("com.eastrobot.reflect.Apple");   
   long startTime3 = System.currentTimeMillis();   
   for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
       appleClass.getDeclaredConstructor().newInstance();  
    }   
   long endTime3 = System.currentTimeMillis(); 
   System.out.println("反射獲取實例:" + (endTime3 - startTime3));   
 
   //反射獲取方法  
   Apple apple= (Apple)appleClass.getDeclaredConstructor().newInstance();   
   long startTime4 = System.currentTimeMillis();   
   for (int i = 0; i < 1000000; i++) {    
     Method method=appleClass.getMethod("toString");    
     method.invoke(apple);   
   }    
   long endTime4 = System.currentTimeMillis();  
   System.out.println("反射獲取方法:" + (endTime4 - startTime4));

運行結果截圖:

我們可以看到反射的確會導致性能問題,但反射導致的性能問題是否嚴重跟使用的次數有關係,如果控制在100次以內,基本上沒什麼差別,如果調用次數超過了100次,性能差異會很明顯。

打個比方,如果快遞員就在你住的小區,那麼你報一個地址:xx棟xx號,那麼快遞員就可以馬上知道你在哪裏,直接就去到你家門口;但是,如果快遞員是第一次來你們這裏,他是不是首先得查查百度地圖,看看怎麼開車過去,然後到了小區是不是得先問問物管xx棟怎麼找,然後,有可能轉在樓下轉了兩個圈纔到了你的門前。

我們看上面這個場景,如果快遞員不熟悉你的小區,是不是會慢點,他的時間主要花費在了查找百度地圖,詢問物業管理。OK,反射也是一樣,因爲我事先什麼都不知道,所以我得花時間查詢一些其他資料,然後我才能找到你。

綜上,大部分我們使用反射是不考慮性能的,平常使用的次數較少,如果真的遇到性能問題,如反射的效率影響到程序邏輯,可以採用緩存或Java字節碼增強技術,參照庫有asm,也有第三方工具庫reflectAsm(https://github.com/EsotericSoftware/reflectasm)。

反射中的setAccessible()方法是否破壞了類的訪問規則

setAccessible(true)取消了Java的權限控制檢查(注意不是改變方法或字段的訪問權限),對於setAccessible()方法是否會破壞類的訪問規則,產生安全隱患,見下:

反射源碼解析

我們跟進Method的invoke方法,分爲兩步,一是語言訪問級別是否爲重寫,如果不是重寫則調用Reflection的quickCheckMemberAccess方法,即通過Modifiers 判斷是否具有訪問權限,quickCheckMemberAccess方法主要是簡單地判斷 modifiers 是不是 public,如果不是的話就返回 false。所以 protected、private、default 修飾符都會返回 false,只有 public 都會返回 true。如果爲false,則調用checkAccess方法。二是獲取MethodAccessor對象,並調用其invoke方法。

public final class Method extends AccessibleObject implements GenericDeclaration, Member {   
     private volatile MethodAccessor methodAccessor; 
    //每個Java方法只有一個對應Method對象作爲root,這個root不會暴露給用戶,
    //而是每次通過反射獲取Method對象時新創建的Method對象將root包裝起來。
     private Method   root;

    @CallerSensitive 
    public Object invoke(Object obj, Object... args)throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
            }
        }
        MethodAccessor ma = methodAccessor;
        //在第一次調用一個實際Java方法應該的Method對象的invoke方法之前
        //實現調用邏輯的MethodAccessor對象還沒有創建
        //等到第一次調用時才創建MethodAccessor,並通過該MethodAccessor.invoke真正完成反射調用
        if (ma == null) {
            ma = acquireMethodAccessor();
        }
        //invoke並不是自己實現的反射調用邏輯,而是委託給sun.reflect.MethodAccessor來處理
        return ma.invoke(obj, args);
    } 

    ...

     private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
        MethodAccessor tmp = null;
        if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();
        if (tmp != null) {
            methodAccessor = tmp;
        } else {
            //調用ReflectionFactory的newMethodAccessor方法,見下
            tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
            //更新root,以便下次直接使用
            setMethodAccessor(tmp);
        }
        return tmp;
    }

    ...

     void setMethodAccessor(MethodAccessor accessor) {
        methodAccessor = accessor;
        // Propagate up
        if (root != null) {
            root.setMethodAccessor(accessor);
        }
    }

Reflection類:

public static boolean quickCheckMemberAccess(Class<?> memberClass,
                                                 int modifiers)
{
    return Modifier.isPublic(getClassAccessFlags(memberClass) & modifiers);
}

ReflectionFactory類:

private static boolean noInflation = false;
//選擇java版還是C語言版的閾值
private static int inflationThreshold = 15;

public MethodAccessor newMethodAccessor(Method var1) {
        checkInitted();
        if (noInflation) {
            //java版
            return (new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(var1.getDeclaringClass(), var1.getName(), var1.getParameterTypes(), var1.getReturnType(), var1.getExceptionTypes(), var1.getModifiers());
        } else {
            //c語言版
            NativeMethodAccessorImpl var2 = new NativeMethodAccessorImpl(var1);
            DelegatingMethodAccessorImpl var3 = new DelegatingMethodAccessorImpl(var2);
            var2.setParent(var3);
            return var3;
        }
    }

如上述代碼所示,實際的MethodAccessor實現有兩個版本,一個是Java實現的,另一個是native code實現的。Java實現的版本在初始化時需要較多時間,但長久來說性能較好;native版本正好相反,啓動時相對較快,但運行時間長了之後速度就比不過Java版了。這是HotSpot的優化方式帶來的性能特性,同時也是許多虛擬機的共同點:跨越native邊界會對優化有阻礙作用,它就像個黑箱一樣讓虛擬機難以分析也將其內聯,於是運行時間長了之後反而是託管版本的代碼更快些。

爲了權衡兩個版本的性能,Sun的JDK使用了“inflation”的技巧:讓Java方法在被反射調用時,開頭若干次使用native版,等反射調用次數超過閾值時則生成一個專用的MethodAccessor實現類,生成其中的invoke()方法的字節碼,以後對該Java方法的反射調用就會使用Java版。
Sun的JDK是從1.4系開始採用這種優化的,主要作者是Ken Russell

MethodAccessor的C語言實現(默認)

C語言版的MethodAccessor主要涉及這NativeMethodAccessorImpl和DelegatingMethodAccessorImpl兩個類,而DelegatingMethodAccessorImpl是間接層,不是太重要,就不貼代碼啦。以下是NativeMethodAccessorImpl的代碼,核心是invoke方法:

class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
    private final Method method;
    private DelegatingMethodAccessorImpl parent;
    private int numInvocations;

    NativeMethodAccessorImpl(Method var1) {
        this.method = var1;
    }

    public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()) {
            MethodAccessorImpl var3 = (MethodAccessorImpl)(new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(this.method.getDeclaringClass(), this.method.getName(), this.method.getParameterTypes(), this.method.getReturnType(), this.method.getExceptionTypes(), this.method.getModifiers());
            this.parent.setDelegate(var3);
        }

        return invoke0(this.method, var1, var2);
    }

    void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl var1) {
        this.parent = var1;
    }

    private static native Object invoke0(Method var0, Object var1, Object[] var2);
}

每次NativeMethodAccessorImpl.invoke()方法被調用時,都會增加一個調用次數計數器,看超過閾值沒有;一旦超過,則調用MethodAccessorGenerator.generateMethod()來生成Java版的MethodAccessor的實現類,並且改變DelegatingMethodAccessorImpl所引用的MethodAccessor爲Java版。後續經由DelegatingMethodAccessorImpl.invoke()調用到的就是Java版的實現了。

MethodAccessor的Java實現

return (new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(var1.getDeclaringClass(), var1.getName(), var1.getParameterTypes(), var1.getReturnType(), var1.getExceptionTypes(), var1.getModifiers());

Java的MethodAccessor主要涉及的是MethodAccessorGenerator類,具體代碼超長,只截取了部分代碼,主要有三個方法,直接就是上述的generateMethod方法,代碼如下:

public MethodAccessor generateMethod(Class var1, String var2, Class[] var3, Class var4, Class[] var5, int var6) {
        return (MethodAccessor)this.generate(var1, var2, var3, var4, var5, var6, false, false, (Class)null);
    }
 private MagicAccessorImpl generate(final Class var1, String var2, Class[] var3, Class var4, Class[] var5, int var6, boolean var7, boolean var8, Class var9) {
        ByteVector var10 = ByteVectorFactory.create();
        this.asm = new ClassFileAssembler(var10);
        this.declaringClass = var1;
        this.parameterTypes = var3;
        this.returnType = var4;
        this.modifiers = var6;
        this.isConstructor = var7;
        this.forSerialization = var8;
        this.asm.emitMagicAndVersion();
        short var11 = 42;
        boolean var12 = this.usesPrimitiveTypes();
        if (var12) {
            var11 = (short)(var11 + 72);
        }

        if (var8) {
            var11 = (short)(var11 + 2);
        }

        var11 += (short)(2 * this.numNonPrimitiveParameterTypes());
        this.asm.emitShort(add(var11, (short)1));
        final String var13 = generateName(var7, var8);
        this.asm.emitConstantPoolUTF8(var13);
        this.asm.emitConstantPoolClass(this.asm.cpi());
        this.thisClass = this.asm.cpi();
        if (var7) {
            if (var8) {
                this.asm.emitConstantPoolUTF8("sun/reflect/SerializationConstructorAccessorImpl");
            } else {
                this.asm.emitConstantPoolUTF8("sun/reflect/ConstructorAccessorImpl");
            }
        } else {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8("sun/reflect/MethodAccessorImpl");
        }

        this.asm.emitConstantPoolClass(this.asm.cpi());
        this.superClass = this.asm.cpi();
        this.asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(var1, false));
        this.asm.emitConstantPoolClass(this.asm.cpi());
        this.targetClass = this.asm.cpi();
        short var14 = 0;
        if (var8) {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(var9, false));
            this.asm.emitConstantPoolClass(this.asm.cpi());
            var14 = this.asm.cpi();
        }

        this.asm.emitConstantPoolUTF8(var2);
        this.asm.emitConstantPoolUTF8(this.buildInternalSignature());
        this.asm.emitConstantPoolNameAndType(sub(this.asm.cpi(), (short)1), this.asm.cpi());
        if (this.isInterface()) {
            this.asm.emitConstantPoolInterfaceMethodref(this.targetClass, this.asm.cpi());
        } else if (var8) {
            this.asm.emitConstantPoolMethodref(var14, this.asm.cpi());
        } else {
            this.asm.emitConstantPoolMethodref(this.targetClass, this.asm.cpi());
        }

        this.targetMethodRef = this.asm.cpi();
        if (var7) {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8("newInstance");
        } else {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8("invoke");
        }

        this.invokeIdx = this.asm.cpi();
        if (var7) {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8("([Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
        } else {
            this.asm.emitConstantPoolUTF8("(Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
        }

        this.invokeDescriptorIdx = this.asm.cpi();
        this.nonPrimitiveParametersBaseIdx = add(this.asm.cpi(), (short)2);

        for(int var15 = 0; var15 < var3.length; ++var15) {
            Class var16 = var3[var15];
            if (!isPrimitive(var16)) {
                this.asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(var16, false));
                this.asm.emitConstantPoolClass(this.asm.cpi());
            }
        }

        this.emitCommonConstantPoolEntries();
        if (var12) {
            this.emitBoxingContantPoolEntries();
        }

        if (this.asm.cpi() != var11) {
            throw new InternalError("Adjust this code (cpi = " + this.asm.cpi() + ", numCPEntries = " + var11 + ")");
        } else {
            this.asm.emitShort((short)1);
            this.asm.emitShort(this.thisClass);
            this.asm.emitShort(this.superClass);
            this.asm.emitShort((short)0);
            this.asm.emitShort((short)0);
            this.asm.emitShort((short)2);
            this.emitConstructor();
            this.emitInvoke();
            this.asm.emitShort((short)0);
            var10.trim();
            final byte[] var17 = var10.getData();
            return (MagicAccessorImpl)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<MagicAccessorImpl>() {
                public MagicAccessorImpl run() {
                    try {
                        return (MagicAccessorImpl)ClassDefiner.defineClass(var13, var17, 0, var17.length, var1.getClassLoader()).newInstance();
                    } catch (InstantiationException var2) {
                        throw (InternalError)(new InternalError()).initCause(var2);
                    } catch (IllegalAccessException var3) {
                        throw (InternalError)(new InternalError()).initCause(var3);
                    }
                }
            });
        }
    } 
private static synchronized String generateName(boolean var0, boolean var1) {
        int var2;
        if (var0) {
            if (var1) {
                var2 = ++serializationConstructorSymnum;
                return "sun/reflect/GeneratedSerializationConstructorAccessor" + var2;
            } else {
                var2 = ++constructorSymnum;
                return "sun/reflect/GeneratedConstructorAccessor" + var2;
            }
        } else {
            var2 = ++methodSymnum;
            return "sun/reflect/GeneratedMethodAccessor" + var2;
        }
    }

去閱讀源碼的話,可以看到MethodAccessorGenerator是如何一點點把Java版的MethodAccessor實現類生產出來的,其實就是一個逐步解析的過程。

此時要注意的是最後的“sun/reflect/GeneratedMethodAccessor”+var2的代碼。

例子

以上空說無用,太乾澀,咱來個例子。

public class Foo {

public void foo(String name) {       
     System.out.println("Hello, " + name); 
   }
}
public class test {    
    public static void main(String[] args) {  
          try {          
                  Class<?> clz = Class.forName("com.eastrobot.reflect.Foo");      
                  Object o = clz.newInstance();  
                  Method m = clz.getMethod("foo", String.class);    
                  for (int i = 0; i < 17; i++) {        
                        m.invoke(o, Integer.toString(i));      
                  }       
         } catch (Exception e) {
         } 
   }
}

除了上述代碼,還需要在idea配置相關的運行參數,添加-XX:+TraceClassLoading參數,其爲要求打印加載類的監控信息。

我們先用上述的例子執行下,運行結果如下,前面十五次是正常的,到第16次的時候,出現了很多打印信息,我已將一行標紅,“GeneratedMethodAccessor1”,這其實就是上面說的Java版獲取MethodAccessorGenerator的最後一行,1爲自增參數。當第17次的時候,就不會用Java版的方式重新獲取,而是直接複用啦。

結語

終於結束了,邊玩邊寫,寫了五天,累死了,答應我,一定要好好看,好嗎?

如有說的不對地方,歡迎指正。

參考資料

Java反射詳細介紹

Java反射中getDeclaredField和getField的區別

java反射的使用場合和作用、及其優缺點

反射是否真的會讓你的程序性能降低?

深入解析Java反射(1) - 基礎

關於反射調用方法的一個log 

反射進階,編寫反射代碼值得注意的諸多細節

 

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