Java反射学习总结

Posted 2022-12-09 wj沧浪之水

Java反射机制提供了什么功能：

1、获取Class对象，在使用Java的反射功能时，基本首先都要获取类的Class对象，再通过Class对象获取其他的对象。可通过如下方式获取：

1.1 调用getClass：

Boolean var1 = true;
Class<?> classType2 = var1.getClass();

1.2 运用.class 语法：

Class<?> classType4 = Boolean.class;

1.3 运用static method Class.forName()：

Class<?> classType5 = Class.forName("java.lang.Boolean"); //需要完整的类名，包名+类名

2、获取方法

getDeclaredMethods()：获取所有的方法

getReturnType()：获得方法的放回类型

getParameterTypes()：获得方法的传入参数类型

getDeclaredMethod("方法名",参数类型.class,……)：获得特定的方法

3、执行方法

 

method.invoke(cvt, param) // cvt为动态创建的实例对象，param为执行方法method需要带的参数

 

4、获取构造方法

getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法

getDeclaredConstructor(参数类型.class,……)：获取特定的构造方法

 

5、获取实例对象的方法

// 调用类的Class对象的newInstance方法
Class<?> classType = ExtendType.class;
Object inst = classType.newInstance();
// 调用默认Constructor对象的newInstance方法
Class<?> classType = ExtendType.class;
Constructor<?> constructor1 = classType.getConstructor();
Object inst = constructor1.newInstance();
// 调用带参数Constructor对象的newInstance方法
Constructor<?> constructor2 = classType.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
Object inst = constructor2.newInstance(1, "123");

6、获取父类信息

getSuperclass()：获取某类的父类

getInterfaces()：获取某类实现的接口

7、获取注解信息

8、获取属性信息

下面为一个实际的使用例子：首先通过完整的类名获取class对象cls，然后根据这个cls对象获取方法名，构造方法，通过获取到的构造方法可创建类的实例对象，获取到的方法method可通过invoke执行方法，给属性值赋值。

	private BaseConvert createConvert(String string) 
		BaseConvert cvt = null;
		String className = getClassName(string); // 完整类名
		try 
			Class<?> cls = Class.forName(className); // 首先必须根据全类名获取cls对象
			Method method = cls.getMethod("setmSource", String.class); // 根据cls对象获取指定的方法，参数（方法名称，方法参数类型）
			String param = string.toLowerCase();
			Constructor<?> constructor = cls.getDeclaredConstructor(); // 根据cls对象获取构造函数
			cvt = (BaseConvert) constructor.newInstance(); // 根据构造函数新建类的实例cvt
			method.invoke(cvt, param); // 调用实例对象cvt的方法method，参数（当前是实例对象，传入的参数）
		 catch (Exception e) 
			e.printStackTrace();
		
		return cvt;
	

在线的应用不会频繁使用反射，因为反射的性能开销较大。其实还有一种和反射一样强大的特性，但是开销却很低，它就是Javassit。

Javassit其实就是一个二方包，提供了运行时操作Java字节码的方法。大家都知道，Java代码编译完会生成.class文件，就是一堆字节码。JVM(准确说是JIT)会解释执行这些字节码(转换为机器码并执行)，由于字节码的解释执行是在运行时进行的，那我们能否手工编写字节码，再由JVM执行呢？答案是肯定的，而Javassist就提供了一些方便的方法，让我们通过这些方法生成字节码。

类似字节码操作方法还有ASM。几种动态编程方法相比较，在性能上Javassist高于反射，但低于ASM，因为Javassist增加了一层抽象。在实现成本上Javassist和反射都很低，而ASM由于直接操作字节码，相比Javassist源码级别的api实现成本高很多。几个方法有自己的应用场景，比如Kryo使用的是ASM，追求性能的最大化。而NBeanCopyUtil采用的是Javassist，在对象拷贝的性能上也已经明显高于其他的库，并保持高易用性。实际项目中推荐先用Javassist实现原型，若在性能测试中发现Javassist成为了性能瓶颈，再考虑使用其他字节码操作方法做优化。

Javassist的使用很简单，首先获取到class定义的容器ClassPool，通过它获取已经编译好的类(Compile time class)，并给这个类设置一个父类，而writeFile讲这个类的定义从新写到磁盘，以便后面使用。

ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("test.Rectangle");
cc.setSuperclass(pool.get("test.Point"));
cc.writeFile();

由CtClass可以方便的获取字节码和加载字节码：

byte[] b = cc.toBytecode();
Class clazz = cc.toClass();

如果需要定义一个新类，只需要

ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.makeClass("Point");

同样的还可以通过CtMethod和CtField构造方法和成员甚至Annotation。

ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.makeClass("foo");
CtMethod mthd = CtNewMethod.make("public Integer getInteger()  return null; ", cc);
cc.addMethod(mthd);

CtField f = new CtField(CtClass.intType, "i", cc);
point.addField(f);

clazz = cc.toClass(); Object instance = class.newInstance();

Javassist不仅可以生成类、变量和方法，还可以操作现有的方法，这在AOP上非常有用，比如做方法调用的埋点

// Point.java
class Point 
    int x, y;
    void move(int dx, int dy)  x += dx; y += dy; 


// 对已有代码每次move执行时做埋点
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("Point");
CtMethod m = cc.getDeclaredMethod("move");
m.insertBefore(" System.out.println($1); System.out.println($2); ");
cc.writeFile();

其中$1和$2表示调用栈中的第一和第二个参数，写到磁盘后的class定义类似：

class Point 
    int x, y;
    void move(int dx, int dy) 
         System.out.println(dx); System.out.println(dy); 
        x += dx; y += dy;
    

在使用Javassist时遇到过一些问题。

1 因为tomcat和jboss使用的是独立的classloader，而Javassist是通过默认的classloader加载类，因此直接对tomcat context中定义的类做toClass会抛出ClassCastException异常，可以用tomcat的classloader加载字节码。

CtClass cc = ...;
Class c = cc.toClass(bean.getClass().getClassLoader());

2 发现在简单的测试中可以load的类，在tomcat中无法load。这是因为，ClassPool.getDefault()查找的路径和底层的JVM路径。而tomcat中定义了多个classloader，因此额外的class路径需要注册到ClassPool中。

pool.insertClassPath(new ClassClassPath(this.getClass()));

3 我想在运行时修改类的一个方法，但是JVM是不允许动态的reload类定义的。一旦classloader加载了一个class，在运行时就不能重新加载这个class的另一个版本，调用toClass()会抛LinkageError。因此需要绕过这种方式定义全新的class。而toClass()其实是当前thread所在的classloader加载class。

4 Javassist生成的字节码由于没有class声明，字节码创建变量及方法调用都需要通过反射。这点在在线的应用上的性能损失是不能接受的，受到NBeanCopyUtil实现的启发，可以定义一个Interface，Javassist的字节码实现这个Interface，而调用方通过这个接口调用字节码，而不是反射，这样避免了反射调用的开销。还有一点字节码new一个变量也是通过反射，因此通过代理的方法，将每个pv都需要new的字节码对象改为每次new一个代理对象，代理到常驻内存的字节码对象中，这样避免了每次反射的开销。