深刻分析 Java 方法反射的實現原理

方法反射實例

    public class ReflectCase {

        public static void main(String[] args) throws Exception {

            Proxy target = new Proxy();

            Method method = Proxy.class.getDeclaredMethod("run");

            method.invoke(target);

        }

        static class Proxy {

            public void run() {

                System.out.println("run");

            }

        }

    }

經過Java的反射機制，能夠在運行期間調用對象的任何方法，若是大量使用這種方式進行調用，會有性能或內存隱患麼？爲了完全瞭解方法的反射機制，只能從底層代碼入手了。

Method獲取

調用Class類的getDeclaredMethod能夠獲取指定方法名和參數的方法對象Method。

getDeclaredMethod

其中privateGetDeclaredMethods方法從緩存或JVM中獲取該Class中申明的方法列表，searchMethods方法將從返回的方法列表裏找到一個匹配名稱和參數的方法對象。

searchMethods

若是找到一個匹配的Method，則從新copy一份返回，即Method.copy()方法

所次每次調用getDeclaredMethod方法返回的Method對象其實都是一個新的對象，且新對象的root屬性都指向原來的Method對象，若是須要頻繁調用，最好把Method對象緩存起來。

privateGetDeclaredMethods

從緩存或JVM中獲取該Class中申明的方法列表，實現以下：

其中reflectionData()方法實現以下：

這裏有個比較重要的數據結構ReflectionData，用來緩存從JVM中讀取類的以下屬性數據：

從reflectionData()方法實現能夠看出：reflectionData對象是SoftReference類型的，說明在內存緊張時可能會被回收，不過也能夠經過-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB參數控制回收的時機，只要發生GC就會將其回收，若是reflectionData被回收以後，又執行了反射方法，那隻能經過newReflectionData方法從新建立一個這樣的對象了，newReflectionData方法實現以下：

經過unsafe.compareAndSwapObject方法從新設置reflectionData字段；

在privateGetDeclaredMethods方法中，若是經過reflectionData()得到的ReflectionData對象不爲空，則嘗試從ReflectionData對象中獲取declaredMethods屬性，若是是第一次，或則被GC回收以後，從新初始化後的類屬性爲空，則須要從新到JVM中獲取一次，並賦值給ReflectionData，下次調用就可使用緩存數據了。

Method調用

獲取到指定的方法對象Method以後，就能夠調用它的invoke方法了，invoke實現以下：

應該注意到：這裏的MethodAccessor對象是invoke方法實現的關鍵，一開始methodAccessor爲空，須要調用acquireMethodAccessor生成一個新的MethodAccessor對象，MethodAccessor自己就是一個接口，實現以下：

在acquireMethodAccessor方法中，會經過ReflectionFactory類的newMethodAccessor建立一個實現了MethodAccessor接口的對象，實現以下：

在ReflectionFactory類中，有2個重要的字段：noInflation(默認false)和inflationThreshold(默認15)，在checkInitted方法中能夠經過-Dsun.reflect.inflationThreshold=xxx和-Dsun.reflect.noInflation=true對這兩個字段從新設置，並且只會設置一次；

若是noInflation爲false，方法newMethodAccessor都會返回DelegatingMethodAccessorImpl對象，DelegatingMethodAccessorImpl的類實現

其實，DelegatingMethodAccessorImpl對象就是一個代理對象，負責調用被代理對象delegate的invoke方法，其中delegate參數目前是NativeMethodAccessorImpl對象，因此最終Method的invoke方法調用的是NativeMethodAccessorImpl對象invoke方法，實現以下：

這裏用到了ReflectionFactory類中的inflationThreshold，當delegate調用了15次invoke方法以後，若是繼續調用就經過MethodAccessorGenerator類的generateMethod方法生成MethodAccessorImpl對象，並設置爲delegate對象，這樣下次執行Method.invoke時，就調用新建的MethodAccessor對象的invoke()方法了。

這裏須要注意的是：

generateMethod方法在生成MethodAccessorImpl對象時，會在內存中生成對應的字節碼，並調用ClassDefiner.defineClass建立對應的class對象，實現以下：

在ClassDefiner.defineClass方法實現中，每被調用一次都會生成一個DelegatingClassLoader類加載器對象

這裏每次都生成新的類加載器，是爲了性能考慮，在某些狀況下能夠卸載這些生成的類，由於類的卸載是隻有在類加載器能夠被回收的狀況下才會被回收的，若是用了原來的類加載器，那可能致使這些新建立的類一直沒法被卸載，從其設計來看自己就不但願這些類一直存在內存裏的，在須要的時候有就好了。