Java反射進階—聊聊反射的幾個問題

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前言

昨天有朋友反映好多反射知識沒說到，因此今天算是補充篇，一塊兒看看反射的進階知識點。java

反射能夠修改final類型成員變量嗎？

final咱們應該都知道，修飾變量的時候表明是一個常量，不可修改。那利用反射能不能達到修改的效果呢？git

咱們先試着修改一個用final修飾的String變量。github

public class User {
    private final String name = "Bob";
    private final Student student = new Student();
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public Student getStudent() {
        return student;
    }
}


    User user = new User();
    Class clz = User.class;
    Field field1 = null;
    try{
        field1=clz.getDeclaredField("name");
        field1.setAccessible(true);
        field1.set(user,"xixi");
        System.out.println(user.getName());
    }catch(NoSuchFieldException e){
        e.printStackTrace();
    }catch(IllegalAccessException e){
        e.printStackTrace();
    }

打印出來的結果，仍是Bob，也就是沒有修改到。web

咱們再修改下student變量試試：面試

field1 = clz.getDeclaredField("student");
field1.setAccessible(true);
field1.set(user, new Student());

打印：
修改前com.example.studynote.reflection.Student@77459877
修改後com.example.studynote.reflection.Student@72ea2f77

能夠看到，對於正常的對象變量即便被final修飾也是能夠經過反射進行修改的。緩存

這是爲何呢？爲何String不能被修改，而普通的對象變量能夠被修改呢？安全

先說結論，其實String值也被修改了，只是咱們沒法經過這個對象獲取到修改後的值。微信

這就涉及到JVM的內聯優化了：架構

內聯函數，編譯器將指定的函數體插入並取代每一處調用該函數的地方（上下文），從而節省了每次調用函數帶來的額外時間開支。

簡單的說，就是JVM在處理代碼的時候會幫咱們優化代碼邏輯，好比上述的final變量，已知final修飾後不會被修改，因此獲取這個變量的時候就直接幫你在編譯階段就給賦值了。

因此上述的getName方法通過JVM編譯內聯優化後會變成：

    public String getName() {
        return "Bob";
    }

因此不管怎麼修改，都獲取不到修改後的值。

有的朋友可能提出直接獲取name呢？好比這樣：

//修改成public
public final String name = "Bob";

//反射修改後，打印user.name
field1=clz.getDeclaredField("name");
field1.setAccessible(true);
field1.set(user,"xixi");
System.out.println(user.name);

很差意思，仍是打印出來Bob。這是由於System.out.println(user.name)這一句在通過編譯後，會被寫成：

System.out.println(user.name)

//通過內聯優化

System.out.println("Bob")

因此：

「反射是能夠修改final變量的，可是若是是基本數據類型或者String類型的時候，沒法經過對象獲取修改後的值，由於JVM對其進行了內聯優化。」

那有沒有辦法獲取修改後的值呢？

有，能夠經過反射中的Field.get(Object obj)方法獲取：

//獲取field對應的變量在user對象中的值
System.out.println("修改後"+field.get(user));

反射獲取static靜態變量

說完了final，再說說static，怎麼修改static修飾的變量呢？

咱們知道，靜態變量是在類的實例化以前就進行了初始化（類的初始化階段），因此靜態變量是跟着類自己走的，跟具體的對象無關，因此咱們獲取變量就不須要傳入對象，直接傳入null便可：

public class User {
 public static String name;
}


field2 = clz.getDeclaredField("name");
field2.setAccessible(true);
//獲取靜態變量
Object getname=field2.get(null);
System.out.println("修改前"+getname);

//修改靜態變量
field2.set(null, "xixi");
System.out.println("修改後"+User.name);

如上述代碼：

Field.get(null) 能夠獲取靜態變量。
Field.set(null,object) 能夠修改靜態變量。

怎麼提高反射效率

一、緩存重複用到的對象

利用緩存，其實我不說你們也都知道，在平時項目中用到屢次的對象也會進行緩存，誰也不會屢次去建立。

可是，這一點在反射中尤其重要，好比Class.forName方法，咱們作個測試：

    long startTime = System.currentTimeMillis();
    Class clz = Class.forName("com.example.studynote.reflection.User");
    User user;
    int i = 0;
    while (i < 1000000) {
        i++;
        //方法1，直接實例化
        user = new User();
        //方法2，每次都經過反射獲取class，而後實例化
        user = (User) Class.forName("com.example.studynote.reflection.User").newInstance();
        //方法3，經過以前反射獲得的class進行實例化
        user = (User) clz.newInstance();
    }

    System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

打印結果：

1、直接實例化
耗時：15

2、每次都經過反射獲取class，而後實例化
耗時：671

三、經過以前反射獲得的class進行實例化
耗時：31

因此看出來，只要咱們合理的運用這些反射方法，好比Class.forName，Constructor，Method，Field等，儘可能在循環外就緩存好實例，就能提升反射的效率，減小耗時。

二、setAccessible(true)

以前咱們說過當遇到私有變量和方法的時候，會用到setAccessible(true)方法關閉安全檢查。這個安全檢查其實也是耗時的。

因此咱們在反射的過程當中能夠儘可能調用setAccessible(true)來關閉安全檢查，不管是不是私有的，這樣也能提升反射的效率。

三、ReflectASM

ReflectASM 是一個很是小的 Java 類庫，經過代碼生成來提供高性能的反射處理，自動爲 get/set 字段提供訪問類，訪問類使用字節碼操做而不是 Java 的反射技術，所以很是快。

ASM是一個通用的Java字節碼操做和分析框架。它能夠用於修改現有類或直接以二進制形式動態生成類。

簡單的說，這是一個相似反射，可是不一樣於反射的高性能庫。他的原理是經過ASM庫，生成了一個新的類，而後至關於直接調用新的類方法，從而完成反射的功能。

感興趣的能夠去看看源碼，實現原理比較簡單——https://github.com/EsotericSoftware/reflectasm。

「小總結：」通過上述三種方法，我想反射也不會那麼可怕到大大影響性能的程度了，若是真的發現反射影響了性能以及實際使用的狀況，也許能夠研究下，是不是由於沒用對反射和沒有處理好反射相關的緩存呢？

反射原理

若是咱們試着查看這些反射方法的源碼，會發現最終都會走到native方法中，好比

getDeclaredField方法會走到

 public native Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException;

那麼在底層，是怎麼獲取到類的相關信息的呢？

首先回顧下JVM加載Java文件的過程：

編譯階段，.java文件會被編譯成.class文件，.class文件是一種二進制文件，內容是JVM可以識別的機器碼。
.class文件裏面依次存儲着類文件的各類信息，好比：版本號、類的名字、字段的描述和描述符、方法名稱和描述、是否是public、類索引、字段表集合，方法集合等等數據。
而後，JVM中的類加載器會讀取字節碼文件，取出二進制數據，加載到內存中，而且解析 .class文件的信息。
類加載器會獲取類的二進制字節流，在內存中生成表明這個類的 java.lang.Class對象。
最後會開始類的生命週期，好比 鏈接、初始化等等。

而反射，就是去操做這個 java.lang.Class對象，這個對象中有整個類的結構，包括屬性方法等等。

總結來講就是，.class是一種有順序的結構文件,而Class對象就是對這種文件的一種表示，因此咱們能從Class對象中獲取關於類的全部信息，這就是反射的原理。

說點無關本文的

最近有一些關於文章中分析源碼部分的想法，之前總想把源碼原封不動的搬上來，好讓你們線下也能找到相關的源碼而後通讀。

可是可能這樣不大現實？並且也形成了不少朋友讀文章的障礙，極可能當時只知其一;不知其二，下來所有忘記，至少我就是這樣的哈哈。

因此可能在寫文章中涉及到源碼解析部分，儘可能精簡寫出來，或者直接貼上僞代碼能更方便你們理解吧～

之後試一試。

拜拜

Android體系架構(連載文章、腦圖、面試專題)：https://github.com/JiMuzz/Android-Architecture

參考

https://juejin.cn/post/6844903905483030536 https://www.zhihu.com/question/46883050 https://juejin.cn/post/6917984253360177159 https://blog.csdn.net/PiaoMiaoXiaodao/article/details/79871313 https://www.cnblogs.com/coding-night/p/10772631.html

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