## 前言 前面我們進行了代理模式、靜態代理、動態代理的學習。而動態代理就是利用Java的反射技術(Java Reflection)，在執行時建立一個實現某些給定介面的新類（也稱“動態代理類”）及其例項（物件）。所以接下來我們有必要學習一下Java中的反射。 ## 一、基礎知識 ### 1.1 反射是什麼？ 在講反射之前，先提一個問題：假如現在有一個類`User`，我想建立一個`User`物件並且獲取到其`name`屬性，我該怎麼做呢？ `User.java` ```java package com.reflect; /** * @author: create by lengzefu * @description: com.reflect * @date:2020-09-29 */ public class User { private String name = "小明"; Integer age = 18; public User(){ } public User(String name, Integer age) { this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Integer getAge() { return age; } public void setAge(Integer age) { this.age = age; } } ``` 方式很簡單： ```java import com.reflect.User; public class Main { public static void main(String[] args) { User user = new User(); System.out.println(user.getName()); } } ``` 這種方式是我們日常在寫程式碼時經常用到的一種方式。這是因為我們在使用某個物件時，總是**預先**知道自己需要使用到哪個類，因此可以使用直接 new 的方式獲取類的物件，進而呼叫類的方法。 那假設我們預先並不知道自己要使用的類是什麼呢？這種場景其實很常見，比如動態代理，我們事先並不知道代理類是什麼，代理類是在執行時才生成的。這種情況我們就要用到今天的主角：**反射** #### 1.1.1 反射的定義 JAVA反射機制是指在**執行狀態**中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個物件，都能夠呼叫它的任意一個方法和屬性；這種動態獲取的資訊以及動態呼叫物件的方法的功能稱為java語言的反射機制。 注意：這裡特別強調的是**執行狀態**。 ### 1.2 反射能做什麼？ 定義已經給了我們答案。反射可以使得程式在執行時可以獲取到任意類的任意屬性和方法並呼叫。 ### 1.3 反射為什麼能做到？ 這裡我們需要講一個“類物件”的概念。java中“面向物件”的理念貫徹的比較徹底，它強調“萬事萬物皆物件”。那麼“類”是不是也可以認為是一個物件呢？java中有一種特殊的類：`Class`，它的物件是“類”，比如“String”類，“Thread”類都是它的物件。 > java.lang.Class是訪問型別元資料的介面，也是實現反射的關鍵資料。通過Class提供的介面，可以訪問一個型別的方法、欄位等資訊。 以上已經解答了“反射為什麼能做到可以使得程式在執行時可以獲取到任意類的任意屬性和方法並呼叫”的問題，它是依賴.class位元組碼檔案做到的。那麼首先我們需要解決的問題是如何獲取位元組碼檔案物件（Class物件）。 #### 1.3.1 獲取Class物件 對於一個類，如上文的`User`，我想獲取`User`的相關資訊（由於`Users`屬於`Class`類的物件，所以一般稱該行為為“獲取類物件”），該怎麼做呢？ 有以下三種方式 ```java import com.reflect.User; public class Main { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { // 1.已例項化的物件可呼叫 getClass() 方法來獲取,通常應用在：傳過來一個 Object型別的物件，不知道具體是什麼類，用這種方法 User user = new User(); Class clz1 = user.getClass(); // 2.類名.class 的方式得到,該方法最為安全可靠，程式效能更高，這說明任何一個類都有一個隱含的靜態成員變數 class Class clz2 = User.class; // 通過類的全路徑名獲取Class物件，用的最多，如果根據類路徑找不到這個類那麼就會丟擲 ClassNotFoundException異常。 Class clz3 = Class.forName("com.reflect.User"); // 一個類在 JVM 中只會有一個 Class 例項,即我們對上面獲取的 clz1,clz2,clz3進行 equals 比較，發現都是true。 System.out.println(clz1.equals(clz2)); System.out.println(clz2.equals(clz3)); } } ``` #### 1.3.2 Class API >獲取公共構造器 getConstructors() 獲取所有構造器 getDeclaredConstructors() 獲取該類物件 newInstance() 獲取類名包含包路徑 getName() 獲取類名不包含包路徑 getSimpleName() 獲取類公共型別的所有屬性 getFields() 獲取類的所有屬性　getDeclaredFields() 獲取類公共型別的指定屬性 getField(String name) 獲取類全部型別的指定屬性 getDeclaredField(String name) 獲取類公共型別的方法 getMethods() 獲取類的所有方法 getDeclaredMethods() 獲得類的特定公共型別方法: getMethod(String name, Class[] parameterTypes) 獲取內部類 getDeclaredClasses() 獲取外部類 getDeclaringClass() 獲取修飾符 getModifiers() 獲取所在包 getPackage() 獲取所實現的介面 getInterfaces() 具體如何使用不再贅述 ## 二、反射原理解析 ### 2.1 反射與類載入的關係 java類的執行需要經歷以下過程， **編譯**：java檔案編譯後生成.class位元組碼檔案 **載入**：類載入器負責根據一個類的全限定名來讀取此類的二進位制位元組流到 JVM 內部，並存儲在執行時記憶體區的方法區，然後將其轉換為一個與目標型別對應的 java.lang.Class 物件例項 **連結**： - 驗證：格式（class檔案規範） 語義（final類是否有子類） 操作 - 準備：靜態變數賦初值和記憶體空間，final修飾的記憶體空間直接賦原值，此處不是使用者指定的初值。 - 解析：符號引用轉化為直接引用，分配地址 **初始化**：有父類先初始化父類，然後初始化自己；將static修飾程式碼執行一遍，如果是靜態變數，則用使用者指定值覆蓋原有初值；如果是程式碼塊，則執行一遍操作。 Java的反射就是利用上面第二步載入到jvm中的.class檔案來進行操作的。.第二步載入到jvm中的.class檔案來進行操作的。.class檔案中包含java類的所有資訊，當你不知道某個類具體資訊時，可以使用反射獲取class，然後進行各種操作。 首先我們來看看如何使用反射來實現方法的呼叫的： ```java public class Main { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { // 1.獲取類物件 Class clz3 = Class.forName("com.reflect.User"); // 2.獲取類的建構函式 Constructor constructor = clz3.getConstructor(String.class, Integer.class); // 3.建立一個物件 User user = (User)constructor.newInstance("璐璐", 17); // 4.獲取方法getName Method method = clz3.getMethod("getName"); // 5.呼叫該方法 String name = (String) method.invoke(user); System.out.println(name); } } ``` 接下來主要解析4，5兩個過程：獲取Method物件和Methode.invoke ### 2.2 獲取 Method 物件 #### 2.2.1 獲取 Method 的API介紹 Class API中關於獲取Method物件的方法有如下幾個： `getMethod/getMethods` 和 `getDeclaredMethod/getDeclaredMethod` **字尾有無“s”的區別** 有“s”表示獲取的所有的，無“s”表示獲取的是特定的（由方法引數指定）。 **`getMethod`和`getDeclaredMethod`的區別** Method對應的是`Member.PUBLIC`，DeclaredMethod對應的是`Member.DECLARED` 兩者定義如下： ```java public interface Member { /** * Identifies the set of all public members of a class or interface, * including inherited members. * 標識類或介面的所有公共成員的集合，包括父類的公共成員。 */ public static final int PUBLIC = 0; /** * Identifies the set of declared members of a class or interface. * Inherited members are not included. * 標識類或介面所有宣告的成員的集合（public、protected,private），但是不包括父類成員 */ public static final int DECLARED = 1; } ``` 其實不管是`getMethod`還是`getDeclaredMethod`，底層都呼叫了同一個方法：`privateGetDeclaredMethods`，因此我們只分析其中一個方法即可。 #### 2.2.2 getMethod 方法原始碼分析 ##### seq1 ```java // 4.獲取方法getName Method method = clz3.getMethod("getName"); ``` 客戶端呼叫Class.getMethod()方法。 ##### seq2 ```java // 引數“name”為方法名，引數“parameterTypes”為方法的引數，由於引數可能有多個且型別不同，所以這裡使用到了泛型及可變引數的設定 public Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException { // 許可權安全檢查，無許可權則丟擲 SecurityException checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), true); Method method = getMethod0(name, parameterTypes, true); // 獲取到的method為空，丟擲 NoSuchMethodException 異常 if (method == null) { throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + name + argumentTypesToString(parameterTypes)); } return method; } ``` 該方法的核心方法是 `getMethod0`。 ##### seq3 ```java private Method getMethod0(String name, Class[] parameterTypes, boolean includeStaticMethods) { // 儲存介面中的方法，最多隻有1個，但MethodArray初始化大小至少為2 MethodArray interfaceCandidates = new MethodArray(2); // 遞迴獲取方法，之所以遞迴，正是因為getMethod是需要獲取父類中的方法，與前面關於getMethod的介紹對應 Method res = privateGetMethodRecursive(name, parameterTypes, includeStaticMethods, interfaceCandidates); // 獲取到本類或父類中的方法，直接返回結果 if (res != null) return res; // Not found on class or superclass directly // 在本類或父類中沒有找到對應的方法，則嘗試去介面中的方法尋找 // removeLessSpecifics：移除更不具體的方法，保留具有更具體實現的方法 interfaceCandidates.removeLessSpecifics(); return interfaceCandidates.getFirst(); // may be null } ``` 接下來分析`privateGetMethodRecursive` ##### seq4 ```java private Method privateGetMethodRecursive(String name, Class[] parameterTypes, boolean includeStaticMethods, MethodArray allInterfaceCandidates) { // Must _not_ return root methods Method res; // Search declared public methods 搜尋本來中宣告的公共方法 if ((res = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(true), name, parameterTypes)) != null) { if (includeStaticMethods || !Modifier.isStatic(res.getModifiers())) // res 不為空，返回 return res; } // Search superclass's methods res為空，繼續向父類搜尋 if (!isInterface()) { // 介面必然無父類 Class c = getSuperclass(); if (c != null) { // 遞迴呼叫getMethod0，獲取父類的方法實現 if ((res = c.getMethod0(name, parameterTypes, true)) != null) { return res; } } } // Search superinterfaces' methods res仍然為空，繼續向介面搜尋 Class[] interfaces = getInterfaces(); for (Class c : interfaces) // 遞迴呼叫getMethod0，獲取介面的方法實現 if ((res = c.getMethod0(name, parameterTypes, false)) != null) allInterfaceCandidates.add(res); // Not found return null; } ``` 該方法原英文註釋翻譯之後的大概意思為： > 注意：該例程（作用類似於函式，含義比函式更廣）使用的搜尋演算法的目的是等效於`privateGetPublicMethods`方法的施加順序。它僅獲取每個類的已宣告公共方法，但是，以減少在要查詢的類中聲明瞭所請求方法，常見情況下必須建立的Method物件的數量。 由於使用預設方法，除非在超類上找到方法，否則需要考慮在任何超級介面中宣告的方法。 收集所有InterfaceCandidates的超級介面中宣告的所有候選物件，如果未在超類上找到匹配項，則選擇最具體的候選者。 原文的英語註釋中各種從句真的很多，自己翻譯完感覺還是有點問題。簡單來說，我覺得比較重要的一點應該是還是能理解到： 獲取該類已宣告的方法，如果使用的是預設方法，則從父類中尋找該方法。否則去介面中尋找實現最具體的候選方法 接下來分析`searchMethods` ##### seq5 ```java private static Method searchMethods(Method[] methods, String name, Class[] parameterTypes) { Method res = null; String internedName = name.intern(); for (int i = 0; i < methods.length; i++) { Method m = methods[i]; if (m.getName() == internedName // 比較方法名字 // 比較方法引數 && arrayContentsEq(parameterTypes, m.getParameterTypes()) // 比較方法返回值 && (res == null || res.getReturnType().isAssignableFrom(m.getReturnType()))) res = m; } return (res == null ? res : getReflectionFactory().copyMethod(res)); } ``` `searchMethods`的實現邏輯比較簡單，詳細如註釋。這裡關鍵是方法引數`Method[] methods`是怎麼得到的，我們回到`searchMethods`的方法呼叫處： ```java searchMethods(privateGetDeclaredMethods(true), name, parameterTypes)) != null) ``` `methods`通過方法`privateGetDeclaredMethods(true)`得到 ##### seq6 ```java private Method[] privateGetDeclaredMethods(boolean publicOnly) { checkInitted(); Method[] res; // 1.ReflectionData 儲存反射資料的快取結構 ReflectionData rd = reflectionData(); if (rd != null) { // 2.先從快取中獲取methods res = publicOnly ? rd.declaredPublicMethods : rd.declaredMethods; if (res != null) return res; } // No cached value available; request value from VM // 3.沒有快取，通過 JVM 獲取 res = Reflection.filterMethods(this, getDeclaredMethods0(publicOnly)); if (rd != null) { if (publicOnly) { rd.declaredPublicMethods = res; } else { rd.declaredMethods = res; } } return res; } ``` 先看看`ReflectionData` ```java // reflection data that might get invalidated when JVM TI RedefineClasses() is called private static class ReflectionData { volatile Field[] declaredFields; volatile Field[] publicFields; volatile Method[] declaredMethods; volatile Method[] publicMethods; volatile Constructor[] declaredConstructors; volatile Constructor[] publicConstructors; // Intermediate results for getFields and getMethods volatile Field[] declaredPublicFields; volatile Method[] declaredPublicMethods; volatile Class[] interfaces; // Value of classRedefinedCount when we created this ReflectionData instance final int redefinedCount; ReflectionData(int redefinedCount) { this.redefinedCount = redefinedCount; } } ``` `ReflectionData`是類`Class`的靜態內部類，``表示泛型，為具體的類物件。該快取資料結構中儲存了類的所有資訊。`redefinedCount`是類的重定義次數，可以理解為快取的版本號。 注意最上面的一行註釋：reflection data that might get invalidated when JVM TI RedefineClasses() is called。意思是 當 JVM TI（工具介面）`RedefineClasses()`被呼叫時，快取資料可能會失效。 通過以上分析，我們知道，每一個類物件理論上都會有（被垃圾回收或從來沒被載入過就沒沒有）一個`ReflectionData`的快取，那麼如何獲取它呢？ 這就要用到 `reflectionData` ```java // Lazily create and cache ReflectionData private ReflectionData reflectionData() { // 獲取當前 reflectionData 快取 SoftReference> reflectionData = this.reflectionData; // 當前快取版本號 int classRedefinedCount = this.classRedefinedCount; ReflectionData rd; // 可以使用快取&&快取不為空&&快取中版本號與類中記錄的版本號一致則直接返回快取 if (useCaches && reflectionData != null && (rd = reflectionData.get()) != null && rd.redefinedCount == classRedefinedCount) { return rd; } // else no SoftReference or cleared SoftReference or stale ReflectionData // -> create and replace new instance // 建立新的快取資料 return newReflectionData(reflectionData, classRedefinedCount); } ``` 看看`newReflectionData`的實現 ```java private ReflectionData newReflectionData(SoftReference> oldReflectionData, int classRedefinedCount) { // 不使用快取則直接返回null if (!useCaches) return null; // 使用while+CAS方式更新資料，建立一個新的ReflectionData，如果更新成功直接返回 while (true) { ReflectionData rd = new ReflectionData<>(classRedefinedCount); // try to CAS it... if (Atomic.casReflectionData(this, oldReflectionData, new SoftReference<>(rd))) { return rd; } // else retry // 獲取到舊的reflectionData和classRedefinedCount的值，如果舊的值不為null, 並且快取未失效，說明其他執行緒更新成功了，直接返回 oldReflectionData = this.reflectionData; classRedefinedCount = this.classRedefinedCount; if (oldReflectionData != null && (rd = oldReflectionData.get()) != null && rd.redefinedCount == classRedefinedCount) { return rd; } } } ``` 現在我們回到`privateGetDeclaredMethods`方法的實現，對於第3步： ```java // 3.沒有快取，通過 JVM 獲取 res = Reflection.filterMethods(this, getDeclaredMethods0(publicOnly)); ``` 呼叫的是native方法，此處不再贅述。 在獲取到對應方法以後，並不會直接返回，如下： ```java return (res == null ? res : getReflectionFactory().copyMethod(res)); ``` ##### seq7 通過單步除錯可發現`getReflectionFactory().copyMethod(res)`最終呼叫的是`Method#copy` ```java Method copy() { // 1.該物件的root為null時，表明是 基本方法物件 if (this.root != null) // 2.只能拷貝基本方法物件即root為null的物件 throw new IllegalArgumentException("Can not copy a non-root Method"); // 3.新建一個與基本方法物件具有相同性質的方法物件 Method res = new Method(clazz, name, parameterTypes, returnType, exceptionTypes, modifiers, slot, signature, annotations, parameterAnnotations, annotationDefault); // 4.res作為this的拷貝，其root屬性必須指向this res.root = this; // Might as well eagerly propagate this if already present // 5.所有的Method的拷貝都會使用同一份methodAccessor res.methodAccessor = methodAccessor; return res; } ``` 注意以下幾點： - **root 屬性**：可以理解為每一個 java方法都有唯一的一個Method物件，這個物件就是root，它相當於根物件，對使用者不可見。這個root是不會暴露給使用者的，當我們通過反射獲取Method物件時，新建立Method物件把root包裝起來再給使用者，我們程式碼中獲得的Method物件都相當於它的副本（或引用）。 - **methodAccessor**：root 物件持有一個 MethodAccessor 物件，所以所有獲取到的 Method物件都共享這一個 MethodAccessor 物件，因此必須保證它在記憶體中的可見性。 - `res.root = this`：res 作為 this 的拷貝，其 root 屬性必須指向 this。 ##### 小結 getMethod方法時序圖  ### 2.3 Method.invoke ```java public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { if (!override) { // 1.檢查許可權 if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) { Class caller = Reflection.getCallerClass(); checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers); } } // 2.獲取 MethodAccessor MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile if (ma == null) { // 2.1為空時建立MethodAccessor ma = acquireMethodAccessor(); } // 3.呼叫 MethodAccessor.invoke return ma.invoke(obj, args); } ``` #### 2.3.1 檢查許可權 這裡對 override 變數進行判斷，如果 override == true，就跳過檢查 我們通常在 Method#invoke 之前，會呼叫 Method#setAccessible(true)，就是設定 override 值為 true。 #### 2.3.2 獲取 MethodAccessor 在上面獲取 Method 的時候我們講到過，Method#copy 會給 Method 的 methodAccessor 賦值。所以這裡的 methodAccessor 就是拷貝時使用的 MethodAccessor。如果 ma 為空，就去建立 MethodAccessor。 ```java /* 注意這裡沒有使用synchronization。 為給定方法生成一個以上的MethodAccessor是正確的（儘管效率不高）。 但是，避免同步可能會使實現更具可伸縮性。 */ 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(); if (tmp != null) { methodAccessor = tmp; } else { // Otherwise fabricate one and propagate it up to the root tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this); setMethodAccessor(tmp); } return tmp; } ``` 這裡會先查詢 root 的 MethodAccessor，這裡的 root 在上面 Method#copy 中設定過。如果還是沒有找到，就去建立 MethodAccessor。 ```java class ReflectionFactory { public MethodAccessor newMethodAccessor(Method method) { // 其中會對 noInflation 進行賦值 checkInitted(); // ... if (noInflation && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(method.getDeclaringClass())) { // 生成的是 MethodAccessorImpl return new MethodAccessorGenerator(). generateMethod(method.getDeclaringClass(), method.getName(), method.getParameterTypes(), method.getReturnType(), method.getExceptionTypes(), method.getModifiers()); } else { NativeMethodAccessorImpl acc = new NativeMethodAccessorImpl(method); DelegatingMethodAccessorImpl res = new DelegatingMethodAccessorImpl(acc); acc.setParent(res); return res; } } } ``` 這裡可以看到，一共有三種 MethodAccessor。MethodAccessorImpl，NativeMethodAccessorImpl，DelegatingMethodAccessorImpl。採用哪種 MethodAccessor 根據 noInflation 進行判斷，noInflation 預設值為 false，只有指定了 sun.reflect.noInflation 屬性為 true，才會 採用 MethodAccessorImpl。所以預設會呼叫 NativeMethodAccessorImpl。 MethodAccessorImpl 是通過動態生成位元組碼來進行方法呼叫的，是 Java 版本的 MethodAccessor，位元組碼生成比較複雜，這裡不放程式碼了。大家感興趣可以看這裡的 generate 方法。 DelegatingMethodAccessorImpl 就是單純的代理，真正的實現還是 NativeMethodAccessorImpl。 ```java class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl { private MethodAccessorImpl delegate; DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl delegate) { setDelegate(delegate); } public Object invoke(Object obj, Object[] args) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException { return delegate.invoke(obj, args); } void setDelegate(MethodAccessorImpl delegate) { this.delegate = delegate; } } ``` NativeMethodAccessorImpl 是 Native 版本的 MethodAccessor 實現。 ```java class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl { public Object invoke(Object obj, Object[] args) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException { // We can't inflate methods belonging to vm-anonymous classes because // that kind of class can't be referred to by name, hence can't be // found from the generated bytecode. if (++numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold() && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(method.getDeclaringClass())) { // Java 版本的 MethodAccessor MethodAccessorImpl acc = (MethodAccessorImpl) new MethodAccessorGenerator(). generateMethod(method.getDeclaringClass(), method.getName(), method.getParameterTypes(), method.getReturnType(), method.getExceptionTypes(), method.getModifiers()); parent.setDelegate(acc); } // Native 版本呼叫 return invoke0(method, obj, args); } private static native Object invoke0(Method m, Object obj, Object[] args); } ``` 在 NativeMethodAccessorImpl 的實現中，我們可以看到，有一個 numInvocations 閥值控制，numInvocations 表示呼叫次數。如果 numInvocations 大於 15（預設閥值是 15），那麼就使用 Java 版本的 MethodAccessorImpl。 為什麼採用這個策略呢，可以 JDK 中的註釋： > // "Inflation" mechanism. Loading bytecodes to implement // Method.invoke() and Constructor.newInstance() currently costs // 3-4x more than an invocation via native code for the first // invocation (though subsequent invocations have been benchmarked // to be over 20x faster). Unfortunately this cost increases // startup time for certain applications that use reflection // intensively (but only once per class) to bootstrap themselves. // To avoid this penalty we reuse the existing JVM entry points // for the first few invocations of Methods and Constructors and // then switch to the bytecode-based implementations. // // Package-private to be accessible to NativeMethodAccessorImpl // and NativeConstructorAccessorImpl private static boolean noInflation = false; Java 版本的 MethodAccessorImpl 呼叫效率比 Native 版本要快 20 倍以上，但是 Java 版本載入時要比 Native 多消耗 3-4 倍資源，所以預設會呼叫 Native 版本，如果呼叫次數超過 15 次以後，就會選擇執行效率更高的 Java 版本。那為什麼 Native 版本執行效率會沒有 Java 版本高呢？從 R 大部落格來看，是因為 這是HotSpot的優化方式帶來的效能特性，同時也是許多虛擬機器的共同點：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器難以分析也將其內聯，於是執行時間長了之後反而是託管版本的程式碼更快些。 #### 2.3.3 呼叫 MethodAccessor#invoke 實現方法的呼叫 在生成 MethodAccessor 以後，就呼叫其 invoke 方法進行最終的反射呼叫。這裡我們對 Java 版本的 MethodAccessorImpl 做個簡單的分析，Native 版本暫時不做分析。在前面我們提到過 MethodAccessorImpl 是通過 MethodAccessorGenerator#generate 生成動態位元組碼然後動態載入到 JVM 中的。 到此，基本上 Java 方法反射的原理就介紹完了。 ## 三、反射為什麼慢？ ### 3.1 為什麼慢？ > Java實現的版本在初始化時需要較多時間，但長久來說效能較好；native版本正好相反，啟動時相對較快，但執行時間長了之後速度就比不過Java版了。這是HotSpot的優化方式帶來的效能特性，同時也是許多虛擬機器的共同點：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器難以分析也將其內聯，於是執行時間長了之後反而是託管版本的程式碼更快些。 為了權衡兩個版本的效能，Sun的JDK使用了“inflation”的技巧：讓Java方法在被反射呼叫時，開頭若干次使用native版，等反射呼叫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()方法的位元組碼，以後對該Java方法的反射呼叫就會使用Java版。 當該反射呼叫成為熱點時，它甚至可以被內聯到靠近Method.invoke()的一側，大大降低了反射呼叫的開銷。而native版的反射呼叫則無法被有效內聯，因而呼叫開銷無法隨程式的執行而降低。 總結來說，原因如下： 1. **jit 無法優化反射** 。 JIT編譯器無法對反射有效做優化，引用一段java doc中的解釋： > 由於反射涉及動態解析的型別，導致無法執行某些Java虛擬機器優化。所以，反射操作的效能比非反射操作慢，因此應避免在對效能敏感的應用程式中使用反射 2. **引數的封裝/解封和方法的校驗**。invoke方法是傳Object型別的，如果是簡單型別如long，在介面處必須封裝成object，從而生成大量的Long的Object，導致了額外的不必要的記憶體浪費，甚至有可能導致GC；需要進行引數校驗和方法的可見性校驗。 3. **難以內聯** ### 3.2 反射慢為什麼還要用它？ 反射這種技術被廣泛應用於框架的設計中，但反射的確帶來了一定的效能損耗，既然如此為什麼還要用反射呢？ - 絕大部分系統的效能瓶頸還遠遠沒有到需要考慮反射這裡，邏輯層和資料層上的優化對效能的提升比優化反射高n個數量級。 - 框架的設計是效能、標準和開發效率等多個方面的權衡。 - 反射多少會有效能損耗，但一般可以忽略，而java對javabean方面的反射支援，java底層都有PropertyDescriptor和MethodDescriptor支援，可以一定程度的減少反射消耗。 AOP方面，cglib是通過類的位元組碼生成其子類去操作的，一旦子類生成就是純粹的反射呼叫，不再操作位元組碼了，而一般AOP呼叫是在單例上，不會頻繁的去用cglib生成子類。 關於反射效能的具體測試資料，可參考：https://www.jianshu.com/p/4e2b49fa8ba1 其實通過以上資料可以看出，當量非常大的時候，反射確實是會影響效能。但一般的應用，即使不借助高效能工具包也不會是程式掣肘。當然，這也不是意味著可以隨意使用，還是要結合實際的應用來。 ## 四、反射優缺點 ### 4.1 反射的優點 - 賦予程式在執行時可以操作物件的能力。 - 解耦，提高程式的可擴充套件性。 ### 4.2 反射的缺點 - ***效能開銷* 反射涉及型別動態解析，所以JVM無法對這些程式碼進行優化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我們應該避免在經常被執行的程式碼或對效能要求很高的程式中使用反射。 - **安全限制** 使用反射技術要求程式必須在一個沒有安全限制的環境中執行。如果一個程式必須在有安全限制的環境中執行，如Applet，那麼這就是個問題了。 - **內部曝光** 由於反射允許程式碼執行一些在正常情況下不被允許的操作（比如訪問私有的屬性和方法），所以使用反射可能會導致意料之外的副作用－－程式碼有功能上的錯誤，降低可移植性。反射程式碼破壞了抽象性，因此當平臺發生改變的時候，程式碼的行為就有可能也隨著變化。 ### 4.3 原則 如果使用常規方法能夠實現，那麼就不要用反射。 ## 五、參考文獻 https://www.jianshu.com/p/607ff4e79a13 https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/head_first_of_reflection.html https://blog.csdn.net/zhenghongcs/article/details/10