Java方法反射實現(xiàn)原理詳解

博主說：Java 反射機制是在運行狀態(tài)中，對于任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對于任意一個對象，都能夠調(diào)用它的任意方法和屬性；這種動態(tài)獲取信息以及動態(tài)調(diào)用對象方法的功能稱為 Java 語言的反射機制。在本文中，占小狼分析了 Java 反射機制的實現(xiàn)原理（源碼），感興趣的同學可以通過閱讀本文花上幾分鐘了解了解。

正文

方法反射實例

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");
    }
  }
}

通過 Java 的反射機制，可以在運行期間調(diào)用對象的任何方法，如果大量使用這種方式進行調(diào)用，會有性能或內(nèi)存隱患么？為了徹底了解方法的反射機制，只能從底層代碼入手啦！

Method 獲取

調(diào)用 Class 類的getDeclaredMethod可以獲取指定方法名和參數(shù)的方法對象 Method。

getDeclaredMethod

其中privateGetDeclaredMethods方法從緩存或 JVM 中獲取該 Class 中申明的方法列表，searchMethods方法將從返回的方法列表里找到一個匹配名稱和參數(shù)的方法對象。

searchMethods

如果找到一個匹配的 Method，則重新復(fù)制一份返回，即Method.copy()方法。

所次每次調(diào)用getDeclaredMethod方法返回的 Method 對象其實都是一個新的對象，且新對象的root屬性都指向原來的 Method 對象，如果需要頻繁調(diào)用，最好把 Method 對象緩存起來。

privateGetDeclaredMethods

從緩存或 JVM 中獲取該 Class 中申明的方法列表，實現(xiàn)如下：

其中reflectionData()方法實現(xiàn)如下：

這里有個比較重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ReflectionData，用來緩存從 JVM 中讀取類的如下屬性數(shù)據(jù)：

從reflectionData()方法實現(xiàn)可以看出：reflectionData對象是SoftReference類型的，說明在內(nèi)存緊張時可能會被回收，不過也可以通過-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB參數(shù)控制回收的時機，只要發(fā)生GC就會將其回收，如果reflectionData被回收之后，又執(zhí)行了反射方法，那只能通過newReflectionData方法重新創(chuàng)建一個這樣的對象了，newReflectionData方法實現(xiàn)如下：

通過unsafe.compareAndSwapObject方法重新設(shè)置reflectionData字段；在privateGetDeclaredMethods方法中，如果通過reflectionData()獲得的ReflectionData對象不為空，則嘗試從ReflectionData對象中獲取declaredMethods屬性，如果是第一次，或則被GC回收之后，重新初始化后的類屬性為空，則需要重新到 JVM 中獲取一次，并賦值給ReflectionData，下次調(diào)用就可以使用緩存數(shù)據(jù)了。

Method 調(diào)用

獲取到指定的方法對象 Method 之后，就可以調(diào)用它的invoke方法了，invoke實現(xiàn)如下：

應(yīng)該注意到：這里的MethodAccessor對象是invoke方法實現(xiàn)的關(guān)鍵，一開始methodAccessor為空，需要調(diào)用acquireMethodAccessor生成一個新的MethodAccessor對象，MethodAccessor本身就是一個接口，實現(xiàn)如下：

在acquireMethodAccessor方法中，會通過ReflectionFactory類的newMethodAccessor創(chuàng)建一個實現(xiàn)了MethodAccessor接口的對象，實現(xiàn)如下：

在ReflectionFactory類中，有 2 個重要的字段：noInflation（默認false）和inflationThreshold（默認15），在checkInitted方法中可以通過-Dsun.reflect.inflationThreshold=xxx和-Dsun.reflect.noInflation=true對這兩個字段重新設(shè)置，而且只會設(shè)置一次；如果noInflation為false，方法newMethodAccessor都會返回DelegatingMethodAccessorImpl對象，DelegatingMethodAccessorImpl的類實現(xiàn)：

其實，DelegatingMethodAccessorImpl對象就是一個代理對象，負責調(diào)用被代理對象delegate的invoke方法，其中delegate參數(shù)目前是NativeMethodAccessorImpl對象，所以最終 Method 的invoke方法調(diào)用的是NativeMethodAccessorImpl對象invoke方法，實現(xiàn)如下：

這里用到了ReflectionFactory類中的inflationThreshold，當delegate調(diào)用了15次invoke方法之后，如果繼續(xù)調(diào)用就通過MethodAccessorGenerator類的generateMethod方法生成MethodAccessorImpl對象，并設(shè)置為delegate對象，這樣下次執(zhí)行Method.invoke時，就調(diào)用新建的MethodAccessor對象的invoke()方法了。這里需要注意的是：generateMethod方法在生成MethodAccessorImpl對象時，會在內(nèi)存中生成對應(yīng)的字節(jié)碼，并調(diào)用ClassDefiner.defineClass創(chuàng)建對應(yīng)的 Class 對象，實現(xiàn)如下：

在ClassDefiner.defineClass方法實現(xiàn)中，每被調(diào)用一次都會生成一個DelegatingClassLoader類加載器對象：

這里每次都生成新的類加載器，是為了性能考慮，在某些情況下可以卸載這些生成的類，因為類的卸載是只有在類加載器可以被回收的情況下才會被回收的，如果用了原來的類加載器，那可能導致這些新創(chuàng)建的類一直無法被卸載，從其設(shè)計來看本身就不希望這些類一直存在內(nèi)存里的，在需要的時候有就行啦！

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。