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反射

2024 年 10 月 21 日 • 访问: 251 次 • Java

反射

Q: 调用类对象.class 和 forName(类名)的区别?

Class<A> classA = A.class;
Class<A> classA = Class.forName("A");

A: 仅使用.class不能进行第一次静态初始化, forname函数则可以

例如B是A的基类,下面这段代码如何?
假设有父子2个类,如下:

static class Parent { }

static class Son extends Parent{}

Q: 用instanceof 可以和父类比较吗,且会返回true吗?

Son son = new Son();
if (son instanceof  Parent) {
    System.out.println("a instanof B");
}

A: 可以比较,且返回true。

Q: 用getClass并用== 可以和父类比较吗,且会返回true吗
比如下面这样, 注意Son是Parent的子类。

Son son = new Son();
if (son.getClass() == Parent.class){
    System.out.println("son class == Parent.class");
}

A: 不可以,编译就会报错了。和Class<泛型>的 ==号比较有关。
因为getClass返回的是<? extends Son>, .class返回的是Class<Parent>

Q: 用getClass并用.equals可以和父类比较吗,且会返回true吗,下面这样:

Son son = new Son();
if (son.getClass().equals(Parent.class)){
    System.out.println("son class.equals(Parent.class)");
}

A: 可以比较,正常编译, 但是会返回false,即不相等!

Q: getDeclaredXXX 有哪几种?
A: 5种:

  • 注解Annotation
  • 内部类Classed
  • 构造方法Construcotor
  • 字段Field
  • 方法Method

Q:getMethods()返回哪些方法, getDeclaredMethods()会返回哪些方法?
A:

  • getMethods()返回 本类、父类、父接口 的public方法
  • getDeclaredMethods()只 返回本类 的所有方法

其他getXXX和getDeclaredXXX的区别同理。

拿到Filed、Method、Constructor之后咋用

  • Method可以invoke(object, args)
  • Constructor可以newInstance(Object…)来做构造调用。
  • Filed可以用get(object)、set(object)来设置属性值。

Q: 反射拿到Method对象后, 该对象.getModifiers() 是干嘛的?
A: 返回该方法的修饰符,并且是1个整数。将整数转换为二进制进行表示,参考修饰符对照表,可知道该方法用了哪些修饰符。

Q:下面这样对一个无默认构造的类执行newInstance会发生什么?

package com.huawei.test

public class A {
    public A(int i) { // 默认构造器是没有入参的构造方法,class A缺少默认构造方法
        System.out.printf("i=" +i);
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            A a = (A)Class.forName("com.huawei.test.A").newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.out.printf("ClassNotFoundException");
        } catch (InstantiationException e) {
            System.out.printf("InstantiationException");
        } catch (IllegalAccessException e) {
            System.out.printf("IllegalAccessException");
        }
    }
}

A:
打印InstantiationException初始化错误。
因为A没有默认构造器了,所以不可以用newInstance来构造。
应该改成这样,通过获取正确的构造器来进行构造。

A a = (A)Class.forName("A").getConstructor(int.class).newInstance(123);

Q:如何提高反射的效率?
A:

  • 使用高性能反射包,例如ReflectASM
  • 缓存反射的对象,避免每次都要重复去字节码中获取。(缓存!缓存!)
  • method反射可设置method.setAccessible(true)来关闭安全检查。
  • 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
  • 利用hotspot虚拟机中的反射优化技术(jit技术)

参考资料:
https://segmentfault.com/q/1010000003004720
https://www.cnblogs.com/coding-night/p/10772631.html

Q:用反射获取到的method对象, 是返回一个method引用,还是返回1个拷贝的method对象?
A:
反射拿method对象时, 会做一次拷贝,而不是直接返回引用,因此最好对频繁使用的同一个method做缓存,而不是每次都去查找。

Q:getMethods()后自己做遍历获取方法和getMethod(methodName) 直接获取方法, 为什么性能会有差异?
A:
getMethods() 返回method数组时,每个method都做了一次拷贝。
getMethod(methodName)只会返回那个方法的拷贝, 性能的差异就体现在拷贝上。

Q:获取方法时,jvm内部其实有缓存,但是返回给外部时依然会做拷贝。那么该method的缓存是持久存在的吗?
A:
不是持久存在的,内存不足时会被回收。
源码如下:

private Class.ReflectionData<T> reflectionData() {
    SoftReference<Class.ReflectionData<T>> reflectionData = this.reflectionData;
    int classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
    Class.ReflectionData rd;
    return reflectionData != null && (rd = (Class.ReflectionData)reflectionData.get()) != null
    && rd.redefinedCount == classRedefinedCount ? rd : this.newReflectionData(reflectionData,     classRedefinedCount);
}

可以看到这是一个软引用。

软引用的定义:内存紧张时可能会被回收,不过也可以通过-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB参数控制回收的时机,只要发生GC就会将其回收。如果reflectionData被回收之后,又执行了反射方法,那只能通过newReflectionData方法重新创建一个这样的对象了。

Q: 反射是线程安全的吗?
A:
是线程安全的。 获取反射的数据时,通过cas去获取。 cas概念可以见多线程一节。

Q: 反射的具体性能差异在哪?
A:
简单的数据比较:

  • 普通方法调用10亿次:9ms
  • 反射方法调用10亿次:5699ms
  • 关闭安全检查调用10亿次:1959ms

安全检查的性能消耗在于SecurityManager.checkPermission(SecurityConstants.CHECK_MEMBER_ACCESS_PERMISSION); 这项检测需要运行时申请 RuntimePermission(“accessDeclaredMembers”)。所以如果不考虑安全检查, 对反射方法调用invoke时, 应当设置 Method.setAccessible(true)

普通方法和反射方法的性能差异在于:

  1. Method.invoke 方法会对参数做封装和解封操作
  2. 需要检查方法可见性
  3. 需要校验参数
  4. 反射方法难以内联
  5. JIT 无法优化

Q: 为什么反射没法做JIT优化呢?
A:
我们都知道 Java 代码是需要编译才能在虚拟机里运行的,但其实 Java 的编译期是一段不确定的操作过程。因为它可能是一个前端编译器(如 Javac)把 .java 文件编译成 .class 文件的过程;也可能是程序运行期的即时编译器(JIT 编译器,Just In Time Compiler)把字节码文件编译成机器码的过程;还可能是静态提前编译器(AOT 编译器,Ahead Of Time Compiler)直接把 *.java 文件编译成本地机器码的过程。

其中即时编译器(JIT)在运行期的优化过程对于程序运行来说更重要,Java虚拟机在编译阶段的代码优化就在这里进行,
由于反射涉及动态解析的类型,因此无法执行某些Java虚拟机优化。因此,反射操作的性能要比非反射操作慢,因此应该避免在对性能敏感的应用程序中频繁使用Java反射来创建对象。

动态代理

Q: 讲一下动态代理的作用 以及他和静态代理的区别(设计模式中的代理模式也有讲到静态代理和动态代理)
A:
作用

先弄一个原始接口类Info,里面提供一些接口例如dealInfo()、getInfo()之类的,然后可以有N个实现了这个接口的各种Info子类。我们希望这些Info字类做dealInfo的时候, 都能在调用前后打一下日志。但不希望每个子类里强制都添加这个过程。所以引入一个代理Proxy, 将Info类放进去代理种执行,无论你放什么info子类进去,调用dealInfo时,都会在调用前后打印日志。

和静态代理的区别

静态代理也是给代理传1个对象,然后执行方法时,执行代理对象的方法。但是有个执行问题:如果我们的类需要加100个方法,那么我们在代理中也要加100个方法,里面反复写“啊,我要调用代理对象的方法”, 这太蠢了。

所以引入动态代理,这样代理和所代理类之间实现了解耦,没有必要每次改实类时,也要改代理的内容,重复加方法之类的。动态代理可以直接根据method去调用,并且还能弄一个自己独有的处理。

Q: 讲一下动态代理怎么用的?
A:
参考资料:https://zhuanlan.zhihu.com/p/94159179

现有一个网络请求接口IHttp和Http请求工具类HttpUtil

public interface IHttp {
    void request(String sendData);
​
    void onSuccess(String receivedData);
}

public class HttpUtil implements IHttp {
    @Override
    public void request(String sendData) {
        System.out.println("网络请求中...");
    }
​
    @Override
    public void onSuccess(String receivedData) {
        System.out.println("网络请求完成。");
    }
}

实现动态代理的代码,Java已经提供了一些类、接口和方法,帮助我们实现动态代理,不深究的话我们只需要把它当做是一种固定写法就行。代理类需要实现InvocationHandler接口,使用Proxy.newProxyInstance来创建一个代理的实例,并重写invoke方法,这样代理类调用httpUtil中的方法时都会通过这个invoke方法来间接调用。

public class HttpProxy implements InvocationHandler {
    private HttpUtil httpUtil;
​
    public IHttp getInstance(HttpUtil httpUtil) {
        this.httpUtil = httpUtil;
        return (IHttp) Proxy.newProxyInstance(httpUtil.getClass().getClassLoader(), httpUtil.getClass().getInterfaces(), this);
    }
​
    // 调用 httpUtil 的任意方法时,都要通过这个方法调用
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result = null;
        if (method.getName().equals("request")) {
            // 如果方法名是 request,打印日志,并调用 request 方法
            System.out.println("发送数据:" + args[0]);
            result = method.invoke(httpUtil, args);
        } else if (method.getName().equals("onSuccess")) {
            // 如果方法名是 onSuccess,打印日志,并调用 onSuccess 方法
            System.out.println("收到数据:" + args[0]);
            result = method.invoke(httpUtil, args);
        }
        return result;
    }
}

调用时,调用HttpProxy代理

public class Client {
    @Test
    public void test() {
        HttpUtil httpUtil = new HttpUtil();
        IHttp proxy = new HttpProxy().getInstance(httpUtil);
        proxy.request("request data");
        proxy.onSuccess("received result");
    }
}

Q: java动态代理的底层实现原理?
A:
我们可以对InvocationHandler看做一个中介类,代理类调用自己方法时,在invoke方法中调用了被代理对象的相应方法,在这个方法中持有被代理类对象的引用,把外部对invoke的调用最终都转为对被代理对象的调用。

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