前言：
反射在我的日常開發(fā)中，實(shí)際使用的其實(shí)并不多，但是又和開發(fā)息息相關(guān)，動(dòng)態(tài)代理、spring的ioc、aop、聲明式編程等等，底層都用到了反射， 我們不直接使用反射，但間接的處處在使用反射， 所以這里記錄一下反射源碼學(xué)習(xí)的心得。如又錯(cuò)誤，請(qǐng)留言區(qū)不吝指正。
反射api
（這里直接從網(wǎng)上copy了一份）
通常來說，使用反射 API 的第一步便是獲取 Class 對(duì)象。在 Java 中常見的有這么三種。
- 使用靜態(tài)方法 Class.forName 來獲取。
- 調(diào)用對(duì)象的 getClass() 方法。
- 直接用類名 +“.class”訪問。對(duì)于基本類型來說，它們的包裝類型（wrapper classes）擁有一個(gè)名為“TYPE”的 final 靜態(tài)字段，指向該基本類型對(duì)應(yīng)的 Class 對(duì)象。
例如，Integer.TYPE 指向 int.class。對(duì)于數(shù)組類型來說，可以使用類名 +“[ ].class”來訪問，如 int[ ].class。
除此之外，Class 類和 java.lang.reflect 包中還提供了許多返回 Class 對(duì)象的方法。例如，對(duì)于數(shù)組類的 Class 對(duì)象，調(diào)用 Class.getComponentType() 方法可以獲得數(shù)組元素的類型。
一旦得到了 Class 對(duì)象，我們便可以正式地使用反射功能了。下面我列舉了較為常用的幾項(xiàng)。
- 使用 newInstance() 來生成一個(gè)該類的實(shí)例。它要求該類中擁有一個(gè)無參數(shù)的構(gòu)造器。
- 使用 isInstance(Object) 來判斷一個(gè)對(duì)象是否該類的實(shí)例，語法上等同于 instanceof 關(guān)鍵字（JIT 優(yōu)化時(shí)會(huì)有差別，我會(huì)在本專欄的第二部分詳細(xì)介紹）。
- 使用 Array.newInstance(Class,int) 來構(gòu)造該類型的數(shù)組。
- 使用 getFields()/getConstructors()/getMethods() 來訪問該類的成員。除了這三個(gè)之外，Class 類還提供了許多其他方法，詳見 [4]。需要注意的是，方法名中帶 Declared 的不會(huì)返回父類的成員，但是會(huì)返回私有成員；而不帶 Declared 的則相反。
當(dāng)獲得了類成員之后，我們可以進(jìn)一步做如下操作。
- 使用 Constructor/Field/Method.setAccessible(true) 來繞開 Java 語言的訪問限制。
- 使用 Constructor.newInstance(Object[]) 來生成該類的實(shí)例。
- 使用 Field.get/set(Object) 來訪問字段的值。
- 使用 Method.invoke(Object, Object[]) 來調(diào)用方法。
源碼
反射可以分為本地實(shí)現(xiàn)(NativeMethodAccessorImpl)，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)(MethodAccessorGenerator)和委派實(shí)現(xiàn)(DelegatingMethodAccessorImpl)。這里委派實(shí)現(xiàn)并不是一種真實(shí)的實(shí)現(xiàn)方式，他是一個(gè)代理，任何反射調(diào)用總是先調(diào)用DelegatingMethodAccessorImpl，如果需要調(diào)用本地實(shí)現(xiàn)，就由DelegatingMethodAccessorImpl調(diào)用本地實(shí)現(xiàn)，如果需要調(diào)用動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)，就由DelegatingMethodAccessorImpl調(diào)用動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)。下面看一下源碼
Method.invoke()
簡單來說，invoke最終交給MethodAccessor來實(shí)現(xiàn)
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);
}
}
// 執(zhí)行invoke方法的類
MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
return ma.invoke(obj, args);
}
MethodAccessor有兩個(gè)最終實(shí)現(xiàn)類，一個(gè)是DelegatingMethodAccessorImpl，一個(gè)是NativeMethodAccessorImpl
NativeMethodAccessorImpl的源碼
class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
private final Method method;
// 這個(gè)parent就是DelegatingMethodAccessorImpl
private DelegatingMethodAccessorImpl parent;
private int numInvocations;
NativeMethodAccessorImpl(Method var1) {
this.method = var1;
}
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);
}
void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl var1) {
this.parent = var1;
}
private static native Object invoke0(Method var0, Object var1, Object[] var2);
}
DelegatingMethodAccessorImpl的源碼。
``
class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
// delegate就是具體的實(shí)現(xiàn)方式，如果是本地實(shí)現(xiàn)，這個(gè)成員變量指向的就是NativeMethodAccessorImpl對(duì)象，如果是動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)，就會(huì)指向MethodAccessorGenerator對(duì)象
private MethodAccessorImpl delegate;
DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl var1) {
this.setDelegate(var1);
}
// 這里直接調(diào)用delegate對(duì)象的invoke方法。
public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
return this.delegate.invoke(var1, var2);
}
void setDelegate(MethodAccessorImpl var1) {
this.delegate = var1;
}
}
我們知道，執(zhí)行invoke()方法的是這行代碼生成的對(duì)象
// 執(zhí)行invoke方法的類
MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
我們追到acquireMethodAccessor()方法里的newMethodAccessor()方法
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;
}
}
可以看到，方法返回的是DelegatingMethodAccessorImpl，然后new一個(gè)NativeMethodAccessorImpl賦值給
DelegatingMethodAccessorImpl的delegate變量，同時(shí)，把DelegatingMethodAccessorImpl賦值給NativeMethodAccessorImpl的parent變量。
那么我們明白了，執(zhí)行反射的時(shí)候，初始化會(huì)new一個(gè)DelegatingMethodAccessorImpl代理，然后new一個(gè)NativeMethodAccessorImpl賦值給DelegatingMethodAccessorImpl的delegate成員變量。真正執(zhí)行的就是這個(gè)delegate所指向的對(duì)象。由于這個(gè)對(duì)象是NativeMethodAccessorImpl，所以我們看一下NativeMethodAccessorImpl的invoke方法。
``
public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
// 當(dāng)本地實(shí)現(xiàn)調(diào)用次數(shù)大于15次
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);
}
我們可以看到一個(gè)判斷，大于15次調(diào)用，會(huì)new一個(gè)MethodAccessorGenerator對(duì)象賦值給delegate變量，當(dāng)下一次走到MethodAccessor.invoke(obj, args)方法時(shí)，此時(shí)DelegatingMethodAccessorImpl的delegate對(duì)象已經(jīng)指向了MethodAccessorGenerator，所以后面再調(diào)用反射，走的就是動(dòng)態(tài)生成代碼的實(shí)現(xiàn)。MethodAccessorGenerator是直接生成字節(jié)碼的實(shí)現(xiàn)，比較快。
我們來捋一捋，開始調(diào)用走的是NativeMethodAccessorImpl的invoke方法，再調(diào)用invoke0這個(gè)native方法，第15次時(shí)，new一個(gè)MethodAccessorGenerator，然后繼續(xù)走invoke0，當(dāng)?shù)?6次時(shí)，調(diào)用就走的是MethodAccessorGenerator，生成字節(jié)碼是個(gè)耗時(shí)的操作，所以反射的第15次調(diào)用是最慢的，這次調(diào)用不僅動(dòng)態(tài)生成了字節(jié)碼，還走了JNI調(diào)用。
# 總結(jié)
- NativeMethodAccessorImpl調(diào)用的是JNI，也就是native方法，這是c++代碼，在C++里又調(diào)用java代碼，所以本地實(shí)現(xiàn)是java到c++再到j(luò)ava的過程，比較慢，而MethodAccessorGenerator是通過ASM動(dòng)態(tài)生成字節(jié)碼的方式。
- 這里想跟大家提一個(gè)概念，大家都是生成字節(jié)碼，憑什么你比我的快？其實(shí)生成的字節(jié)碼是有區(qū)別的。通過走NativeMethodAccessorImpl編譯執(zhí)行的代碼，是被jvm虛擬機(jī)識(shí)別的字節(jié)碼，不能被硬件機(jī)器識(shí)別，這種字節(jié)碼被虛擬機(jī)通過解釋執(zhí)行，而MethodAccessorGenerator生成的字節(jié)碼，是可以直接跑在機(jī)器上的指令，所以比較快。當(dāng)然，還有一些其他的原因，感興趣的小伙伴可以去了解一下什么是解釋執(zhí)行和即時(shí)編譯，什么是方法內(nèi)聯(lián)，什么是對(duì)象逃逸。
- 這個(gè)閾值 15（可以通過 -Dsun.reflect.inflationThreshold= 來調(diào)整）
- 這個(gè)源碼相對(duì)來說類比較少，方法單一，大家可以自己debug走一遍。
參考
GeekTime-鄭雨迪的《深入拆解Java虛擬機(jī)》的反射章節(jié)
