Reflection反射机制原理、使用场景及缺陷

反射

一个需求引出反射

需求如下：

根据配置文件re.properties中的指定信息，创建Cat对象并调用方法hi

在配置文件中代码：classfullpath=com.panyujie.reflection.Cat，method=hi
这样的需求在学习框架时非常多，通过外部文件配置，在不修改源码情况下控制程序符合设计模式的ocp原则（开闭原则：不修改源码，扩容功能）

代码如下：

Cat 类：

public class Cat {

private String name;

public int age;

public String sex;

//无参构造器

public Cat() {}

private Cat(String name){

this.name = name;

}

public Cat(String name, int age, String sex) {

this.name = name;

this.age = age;

this.sex = sex;

}

public void hi() {

System.out.println("hi：" + name);

}

public void eat(String food) {

System.out.println(name+": 吃"+food);

}

public int sum(int x, int y) {

return x+y;

}

public void dosome(int x,float y, char z, boolean b, String... strs){

System.out.println(name+": "+x+" "+y+" "+z+" "+b);

System.out.println(name+": "+strs);

}

private void WC() {

System.out.println(name + ": 上厕所..");

}

@Override

public String toString() {

return "Cat{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

", sex='" + sex + '\'' +

'}';

}

}

实现需求

// 反射问题的引入
//根据 re.properties 配置文件中的信息，创建Cat对象并调用hi方法
public class ReflectionQuestion {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
//传统方式：new 对象 --》 调用方法 Cat().hi();
// 1. 传统方法： 使用Properties类读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src/main/resources/re.properties"));
String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString(); //com.panyujie.reflection.Cat
String methodName = properties.get("method").toString(); //hi
System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
System.out.println("methodName=" + methodName);
// 2. 创建对象
// 怎么创建对象？？？？ 你拿到了类的全路径 你怎么 new？
// 只能使用 反射机制
// 2.1 加载类，返回Class类型的对象
Class<?> cls = Class.forName(classfullpath);
// 2.2 通过 cls对象 得到加载的类 com.panyujie.reflection.Cat 的对象
Object o = cls.newInstance();
// 2.3 通过 cls对象 得到加载的类 com.panyujie.reflection.Cat 的 methodName 方法对象 hi
// 即：在反射机制中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
// 2.4通过 method1 调用方法：即-》通过方法对象实现调用方法
// 反射机制：方法.invoke(对象)
method1.invoke(o);
}
}

效果：调用成功，为null是因为我没赋值

此时我们发现，我们只需要将re.properties中的 method=hi 改成 method=eat，就会调用eat()，不需要修改源码，反射机制非常强大！

反射机制

Java Reflection

反射机制允许程序在执行期间借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如：成员变量，构造器，成员方法等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架的底层都会用到
加载完类之后，在堆内存中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个Class对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以形象称之为：反射

反射机制原理图

反射机制可以完成的功能

在运行时，判断任意一个对象所属的类

在运行时，创建任意一个类的对象

在运行时，得到任意一个类所具有的成员变量和方法

在运行时，调用任意一个对象的成员变量和方法

生成动态代理

反射相关的主要类

java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
java.lang.reflect.Method：代表类的方法
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造方法
java.lang.reflect.Array：创建和访问动态数组

测试Field和Constructor：

//java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量, Field对象表示某个类的成员变量
//得到name字段
//getField不能得到私有的属性
Field nameField = cls.getField("age"); //
System.out.println(nameField.get(o)); // 传统写法 对象.成员变量 , 反射 : 成员变量对象.get(对象)
//java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法, Constructor对象表示构造器
Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造器参数类型, 返回无参构造器
System.out.println(constructor);//Cat()

public class Cat {
private String name = "招财猫";
public int age = 10; //public的
public Cat() {} //无参构造器
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void hi() { //常用方法
//System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() { //常用方法
System.out.println(name + " 喵喵叫..");
}
}

测试Field和Constructor得到的结果：

获得有参数的构造器

//传入 String.class 就是String类的Class对象
Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class);
System.out.println(constructor2);//Cat(String name)

反射优点和缺点

优点：可以动态的创建和使用对象（就是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑。
缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响

反射调用性能测试及关闭访问检测

测试代码：

普通调用、反射调用 5千万次看耗时

/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: Submerge
* Date: 2022-10-23
* Time: 18:10
* 测试反射调用的性能
*/
public class Reflection2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
m1();
m2();
}
// 普通调用方法
public static void m1(){
Cat cat = new Cat();
long l = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<50000000;i++){
cat.hi();
}
long r = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通调用耗时： " + (r-l));
}
// 反射调用方法
public static void m2() throws Exception {
Class<?> cls = Class.forName("com.panyujie.reflection.Cat");
Object o = cls.newInstance();
Method hi = cls.getMethod("hi");
long l = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<50000000;i++){
hi.invoke(o);
}
long r = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射调用耗时： " + (r-l));
}
}

测试结果：反射对速度影响还是挺大的

关闭访问检查，提升的也不是很高哈，还有风险

//反射调用优化：关闭访问检测
public static void m3() throws Exception {
Class<?> cls = Class.forName("com.panyujie.reflection.Cat");
Object o = cls.newInstance();
Method hi = cls.getMethod("hi");
//在反射调用方法时，取消访问检查
hi.setAccessible(true);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 50000000; i++) {
hi.invoke(o);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("关闭访问检测反射耗时：" + (end - start));
}