JVM的反射實現

java的反射機制

java的反射機制是在運行狀態中，對於任意一個類（Class）都能知道他的屬性（Field）和方法（Method），對於任意一個對象都能夠調用它的方法和屬性；這種動態獲取信息以及動態調用對象方法的功能稱為java語言的反射機制。它允許正在運行的java程序觀測甚至是修改程序的動態行為。

在java中實現反射最重要的一步也就是第一步是獲得Class對象，得到該對象后可通過該對象調用相應的方法獲取該類中的屬性方法，以及調用該類中的方法。

Java中反射有如下幾種實現方式：

1、通過Class.forName()方法加載字符串，就可以得到該字符串做代表的Class對象。

如：Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String")就可以得到String類的Class對象。值得注意的是，字符串必須是類的全名，即包名+類名。

下邊的代碼是Struts配置文件struts.xml中的一個action的配置。

<action name="registe" class="cn.com.test.struts2.RegisteAction">
   <result>/registeResult.jsp</result>
   <result name="input">/registe2.jsp</result>
</action>

服務器就是通過class屬性給出的類的全命名class="cn.com.test.struts2.RegisteAction"的字符串來得到對象的，就是反射機制RegisteAction的。然后再去調用這個類中execute()方法。

2、通過類名調用class屬性得到該類的Class對象。

Class<?> clazz = String.class也可以得到String類的Class對象。

3、調用實例的getClass()方法。

如：Date date = new Date();
       Class<?> clazz = date.getClass();

4、如果是基本類型的包裝類，則可以通過調用包裝類的Type屬性來獲得該包裝類的Class對象。
如：Class<?> clazz = Integer.TYPE;

我們可以通過Class對象枚舉該類中的所有方法，還可以通過Method.setAccessible(位於java.lang.reflect包，該方法繼承自AccessibleObject)繞過java語言的訪問權限，在私有方法所在類之外的地方調用該方法。

反射在java中的應用

1、java集成開發環境，每當我們敲入點號時，IDE便會根據點號前的內容，動態展示可以訪問的字段和方法。

2、java調試器，它能夠在調試過程中枚舉某一對象所有字段的值。

3、web開發中，我們經常接觸到各種配置的通用框架。為保證框架的可擴展性，他往往借助java的反射機制。例如Spring框架的依賴反轉（IOC）便是依賴於反射機制。

反射調用的實現Mehod.invoke

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);
            }
        }
        MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
        if (ma == null) {
            ma = acquireMethodAccessor();
        }
        return ma.invoke(obj, args);
    }

你會發現，它實際上是委派給 MethodAccessor 來處理。MethodAccessor  是一個接口，它有兩個實現：一個通過本地方法來實現反射調用，另一個使用了委派模式（這里我們稱委派實現）。

每個 Method 實例的第一次反射調用都會生成一個委派實現，他所委派的具體實現便是一個本地實現。當進入JVM內部后，我們便擁有了Mehod 實例所指向方法的具體地址。這時反射調用無非就是將傳入的參數准備好，然后調用進入目標方法。

反射調用先是調用了Method.invoke, 然后進入委派實現(DelegatingMethodAccessorImpl)，再進入本地實現(NativeMethodAccessorImpl)，最后到達目標方法。

調用了Method.invoke之后，先進行訪問權限檢查，再獲取MethodAccessor對象，並調用MethodAccessor.invoke方法。MethodAccessor被同名Method所共享，由ReflectionFactory創建。創建機制采用一種名為inflation的方式：如果該方法的調用<=15，會創建本地實現，他的實現就是直接調用native方法實現反射，如果該方法的累計調用次數>15，會創建由字節碼組裝而成的MethodAccessorImpl。(是否采用inflation機制和15這個數字可以在jvm參數中調整)。

性能

通過JNI(java本地接口)調用native方法初始化更快，但是對優化有阻礙作用。隨着調用次數的增多，使用動態實現可以直接以java調用的方式來實現反射，發揮了java即時編譯的優化作用。

java反射調用效率慢的原因：

1、接口的通用性，java的invoke方法是傳object和object[]數組的。基本參數類型需要裝箱和拆箱，產生大量額外的對象和內存開銷，頻繁促發GC。

2、編譯器難以對動態調用的代碼提前做優化比如方法內聯。

3、反射需要按名檢索類和方法，有一定的時間開銷。