Java反射与反射优化 java反射机制实现

先说一下Java的内存模型，也就是java虚拟机在运行时的内存。运行时的内存分为线程私有和线程共享两块。

线程私有的有程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈，线程共享的有方法区(包含运行时常量池)，java堆。

我们平时说的java内存分为堆和栈，分别对应的是上面的堆和虚拟机栈。

程序计数器:java允许多个线程同时执行指令，如果是有多个线程同时执行指令，那么每个线程都有一个程序计数器，在任意时刻，一个线程只允许执行一个方法的代码，每当执行到一条java方法的代码时，程序计数器保存当前执行字节码的地址，若执行的为native方法，则PC的值为undefined。

虚拟机栈:描述了java方法执行的内存模型，每个方法在执行的时候都会创建出一个帧栈，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，每个方法的从调用到完成，都对应着一个帧栈从入栈到出栈的过程。

本地方法栈:为虚拟机使用到的Native方法提供内存空间，本地方法栈使用传统的C Stack来支持native方法。

java堆:提供线程共享时的内存区域，是java虚拟机管理的最大的一块内存区域，也是gc的主要区域，几乎所有的对象实例和数组实例都要在java堆上分配。java堆的大小可以是固定的，也可以随着需要来扩展，并且在用不到的时候自动收缩。

方法区:存放已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，编译器编译后的代码等数据。

运行时常量池:存放编译器生成的字面量和符号引用。

1.反射是什么

反射是java语言的特性之一，它允许运行中的程序获取自身的信息，并且可以操作类和对象的内部属性。java反射框架主要提供以下功能:

1.在运行时判断任意对象所属的类；

2.在运行时构造任意一个类的对象；

3.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法(通过反射甚至可以调用private方法)；

4.在运行时调用任意一个对象的方法;

2.反射的用途

1.我们在使用ide，输入一个对象，并想调用它的属性和方法的时候，一按点号，编译器就会自动列出它的属性和方法，这里就会用到反射。

2.通用框架，很多框架都是配置化的(比如Spring通过xml配置Bean或者Action)， 为了保证框架的通用性，可能需要根据不同的配置文件加载不同的对象或者类，调用不同的方法，这个时候就需要反射，运行时动态加载需要加载的对象。

3.反射的基本运用

上面提到了提供的一些功能，获取类，调用类的属性或者方法。

3.1.获取类(Class)对象

方法有三种:

• 使用Class的静态方法

• 直接获取一个对象的Class

• 调用某个对象的getClass方法

3.2.判断是否为某个类的实例

一般我们使用instanceof，也可以使用Class.isInstance(obj)。

3.3.创建实例

用反射来生成对象的方式主要有两种。

使用Class.newInstance方法

这个方法最终调用的是无参数的构造函数，所以如果对象没有无参数的构造函数就会报错了。使用newInstance必须要保证：1、这个 类已经加载；2、这个类已经连接了。newInstance()实际上是把new这个方式分解为两步，即首先调用Class加载方法加载某个类，然后实例化。当然构造方法不能是私有的。

• 先通过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。当然构造方法不能是私有的。

3.4.获取方法（Method）

获取某个Class对象的方法集合，主要有以下几种方法。

可以获取自身的公有，保护，默认，私有的方法，但是不包括继承实现的方法。

可以获取公有和继承实现的方法。

public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException

可以获取特定的自身的公有，保护，默认，私有的方法，但是不包括继承实现的方法。

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException

可以获取特定的公有和继承实现的方法。

3.5.获取构造器信息（Constructor）

通过Class对象的getConstructor方法。

3.6.获取成员变量信息（Field）

主要是这几个方法，在此不再赘述：

getFiled: 访问公有的成员变量

getDeclaredField：所有已声明的成员变量。但不能得到其父类的成员变量

getFileds和getDeclaredFields用法同上（参照Method）

3.7.调用方法（invoke）

当我们从类中获取了一个方法后，我们就可以用invoke()方法来调用这个方法。

invoke方法用来在运行时动态地调用某个实例的方法。invoke方法会首先检查AccessibleObject的override属性的值。AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的基类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。override的值默认是false,表示需要权限调用规则，调用方法时需要检查权限;我们也可以用setAccessible方法设置为true,若override的值为true，表示忽略权限规则，调用方法时无需检查权限（也就是说可以调用任意的private方法，违反了封装）。

3.8.利用反射创建数组

数组在Java里是比较特殊的一种类型，它可以赋值给一个Object Reference。

3.9.泛型的处理

Java 5中引入了泛型的概念之后，Java反射API也做了相应的修改，以提供对泛型的支持。由于类型擦除机制的存在，泛型类中的类型参数等信息，在运行时刻是不存在的。JVM看到的都是原始类型。

4.反射的优化

4.1.善用API

比如，尽量不要getMethods()后再遍历筛选，而直接用getMethod(methodName)来根据方法名获取方法。

4.2.缓存大法好

比如，需要多次动态创建一个类的实例的时候，有缓存的写法会比没有缓存要快很多。还有将反射得到的method/field/constructor对象做缓存。

为什么？当然是因为forName太耗时了。Cache请自行实现。

4.3.尽量使用高版本JDK

4.4.使用反射框架

例如joor，或者Apach](https://github.com/jOOQ/jOOR)，或者Apach) Commons BeanUtils，JAVAASSIST。

4.5.ReflectASM通过字节码生成的方式加快反射速度

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。Java class 被存储在严格格式定义的 .class 文件里，这些类文件拥有足够的元数据来解析类中的所有元素：类名称、方法、属性以及 Java 字节码（指令）。ASM 从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。

java的源码在源代码和编译后的类中表现是不一样的。

下面列出java类型对应的类型描述符:

字段描述符示例

方法描述符示例

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