Java基础之反射使用

最近看源码时发现很多地方使用的反射机制,一直对这个反射机制不太清楚,今天花一点时间看了看,敲了敲反射的使用方法;
两个类:Main.class,Person.class;
Main.class实现各种方法的测试。
Person三个私有成员变量:name、age、sex;其中sex的set方法为私有方法;其他getter和setter都是public;两个构造函数,一个无参数,一个参数为name和age;

package reflect;

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private String sex;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Person() {

    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    private void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void sayPerson(String name, int age) {
        System.out.println(name+ "  " + age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return getName() + " " + getSex() + " " + getAge();
    }
}

构造函数的反射调用

  public static void testConstructor() {
        Class<?> person = null;

        try {
            //获取到类对象
            person = Class.forName("reflect.Person");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            //获取构造函数(String,int)
            Constructor cons = person.getConstructor(String.class,int.class);
            System.out.println(cons.newInstance("AA", 15));

            //获取无参构造函数()
            Constructor cons2 = person.getConstructor();
            System.out.println(cons2.newInstance());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //获取构造函数列表
        Constructor<?>[] t = person.getConstructors();
        for (Constructor a : t)
            System.out.println(a);
    }

输出

AA null 15
null null 0
public reflect.Person(java.lang.String,int)
public reflect.Person()

成员变量的反射set和get

private static void testFeild() {
        //设置只有名字和年龄的对象
        Person person = new Person("AA", 12);
        try {
            person.getClass().getFields();
            //注意getDeclaredFields和 getFields的区别
            Field[] fields = person.getClass().getDeclaredFields();

            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                //打印所有的成员变量
                System.out.println(fields[i]);
                //设置字段可访问
                fields[i].setAccessible(true);
                //设置对象的成员变量值
                if (i == 0)
                    fields[i].set(person, "BB");
                else if (i == 1) {
                    fields[i].set(person, 17);
                } else if (i == 2) {
                    fields[i].set(person, "女");
                }
                //打印对象的成员变量值
                System.out.println(fields[i].get(person));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(person);
    }

输出

public java.lang.String reflect.Person.name
BB
private int reflect.Person.age
int
17
private java.lang.String reflect.Person.sex

BB 女 17

成员方法的调用

    private static void testMethod() {
        Person person = new Person("AA", 12);
        try {
            Method method = person.getClass().getDeclaredMethod("setSex", String.class);
            //私有成员变量必须要设置可访问才能调用
            method.setAccessible(true);
            method.invoke(person, "男");
            System.out.println(person);

            Method method1 = person.getClass().getDeclaredMethod("sayPerson", String.class, int.class);
            method1.invoke(person, "张三", 22);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

输出

AA 男 12
张三 22

getDeclaredFields和 getFields的区别

    private static void testAiffGetFeildsAndGetDeclaredFields() {
        //设置只有名字和年龄的对象
        Person person = new Person("AA", 12);
        try {
            person.getClass().getFields();
            //注意getDeclaredFields和 getFields的区别
            Field[] fields = person.getClass().getDeclaredFields();
            Field[] fields2 = person.getClass().getFields();

            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                System.out.println(fields[i]);
            }
            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                System.out.println(fields2[i]);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
  }

输出

private java.lang.String reflect.Person.name
private int reflect.Person.age
private java.lang.String reflect.Person.sex

可以看到输出的只有三个,也就是说fields2 为空;我们将Person的name字段更改为public,再进行测试输出如下:

public java.lang.String reflect.Person.name
private int reflect.Person.age
private java.lang.String reflect.Person.sex
public java.lang.String reflect.Person.name

输出4个数据,其中为name的数据显示的两条,此两条数据都是public类型;
因此getFields获取的数据为public字段,getDeclaredFields则获取了所有的字段;

getEnclosingClass()、getEnclosingConstructor()、getEnclosingMethod()的区别;

都是与内部类所在代码位置相关的函数;
getEnclosingClass():获取该类在那个类中定义;
getEnclosingConstructor():该类在哪个构造函数中定义;
getEnclosingMethod():该类在哪个方法中定义的;

invoke方法分析

@CallerSensitive
    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);
    }

override是什么呢,查看源码是 method.setAccessible(true)设置该值,当设置为true,就可以忽略权限进行访问,这也就是为什么private要访问必须设置此标志的原因;
Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)代码查看,确实是判断是不是public成员的:

public static boolean quickCheckMemberAccess(Class<?> var0, int var1) {
     return Modifier.isPublic(getClassAccessFlags(var0) & var1);
}

checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);是判断不是public情况下,是否为该类(有可以子类的情况),再去判断是不是protected,同时对该类进行缓存,下一次调用此类就可以直接使用;
MethodAccessor是方法访问对象接口,在为null的情况下通过acquireMethodAccessor()函数实例化实现类;最后调用实现类的invoke;acquireMethodAccessor()代码如下:

 private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
        // First check to see if one has been created yet, and take it
        // if so
        MethodAccessor tmp = null;
        if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();/*此处的root就是该方法对象*/
        if (tmp != null) {
            methodAccessor = tmp;
        } else {
            // Otherwise fabricate one and propagate it up to the root
            tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
            setMethodAccessor(tmp);
        }
        return tmp;
    }

该方法以工厂模式ReflectionFactory来获得MethodAccessor 对象,
tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);

   public MethodAccessor newMethodAccessor(Method var1) {
        checkInitted();
        if (noInflation && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(var1.getDeclaringClass())) {
            return (new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(var1.getDeclaringClass(), var1.getName(), var1.getParameterTypes(), var1.getReturnType(), var1.getExceptionTypes(), var1.getModifiers());
        } else {
            NativeMethodAccessorImpl var2 = new NativeMethodAccessorImpl(var1);
            DelegatingMethodAccessorImpl var3 = new DelegatingMethodAccessorImpl(var2);
            var2.setParent(var3);
            return var3;
        }
    }

如果noInflation的属性为true,则直接返回MethodAccessorGenerator创建的一个MethodAccessor。
否则返回DelegatingMethodAccessorImpl,并将他与一个NativeMethodAccessorImpl互相引用。但DelegatingMethodAccessorImpl执行invoke方法的时候又委托给NativeMethodAccessorImpl,因此最终是NativeMethodAccessorImpl调用了的invoke()。NativeMethodAccessorImpl的invoke代码如下:

    public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold() && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(this.method.getDeclaringClass())) {
            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);
    }

其中numInvocations 是对该方法的调用次数的累积,若是numInvocations 计数调用次数超过ReflectionFactory.inflationThreshold()==15,则更改DelegatingMethodAccessorImpl的委托对象,由new MethodAccessorGenerator()生成的MethodAccessor对象代理,调用其invoke();

为什么要有这个15次的计数呢?这就是MethodAccessorGenerator()生成的MethodAccessor与NativeMethodAccessorImpl生成的MethodAccessor有区别;什么区别呢?
可以看到MethodAccessorGenerator()是通过java直接生成的,NativeMethodAccessorImpl则是用native生成的;
Java实现的版本在初始化时需要较多时间,但长久来说性能较好;native版本正好相反,启动时相对较快,但运行时间长了之后速度就比不过Java版了。这是HotSpot的优化方式带来的性能特性,同时也是许多虚拟机的共同点:跨越native边界会对优化有阻碍作用,它就像个黑箱一样让虚拟机难以分析也将其内联,于是运行时间长了之后反而是托管版本的代码更快些。
为保持最好特性,前15次使用native,之后使用java版本;

该方法学习根据源码结合寂静沙滩的JAVA深入研究——Method的Invoke方法]

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