JVM的反射实现

java的反射机制

java的反射机制是在运行状态中，对于任意一个类（Class）都能知道他的属性（Field）和方法（Method），对于任意一个对象都能够调用它的方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。它允许正在运行的java程序观测甚至是修改程序的动态行为。

在java中实现反射最重要的一步也就是第一步是获得Class对象，得到该对象后可通过该对象调用相应的方法获取该类中的属性方法，以及调用该类中的方法。

Java中反射有如下几种实现方式：

1、通过Class.forName()方法加载字符串，就可以得到该字符串做代表的Class对象。

如：Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String")就可以得到String类的Class对象。值得注意的是，字符串必须是类的全名，即包名+类名。

下边的代码是Struts配置文件struts.xml中的一个action的配置。

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

服务器就是通过class属性给出的类的全命名class="cn.com.test.struts2.RegisteAction"的字符串来得到对象的，就是反射机制RegisteAction的。然后再去调用这个类中execute()方法。

2、通过类名调用class属性得到该类的Class对象。

Class<?> clazz = String.class也可以得到String类的Class对象。

3、调用实例的getClass()方法。

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

4、如果是基本类型的包装类，则可以通过调用包装类的Type属性来获得该包装类的Class对象。
如：Class<?> clazz = Integer.TYPE;

我们可以通过Class对象枚举该类中的所有方法，还可以通过Method.setAccessible(位于java.lang.reflect包，该方法继承自AccessibleObject)绕过java语言的访问权限，在私有方法所在类之外的地方调用该方法。

反射在java中的应用

1、java集成开发环境，每当我们敲入点号时，IDE便会根据点号前的内容，动态展示可以访问的字段和方法。

2、java调试器，它能够在调试过程中枚举某一对象所有字段的值。

3、web开发中，我们经常接触到各种配置的通用框架。为保证框架的可扩展性，他往往借助java的反射机制。例如Spring框架的依赖反转（IOC）便是依赖于反射机制。

反射调用的实现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);
    }

你会发现，它实际上是委派给 MethodAccessor 来处理。MethodAccessor  是一个接口，它有两个实现：一个通过本地方法来实现反射调用，另一个使用了委派模式（这里我们称委派实现）。

每个 Method 实例的第一次反射调用都会生成一个委派实现，他所委派的具体实现便是一个本地实现。当进入JVM内部后，我们便拥有了Mehod 实例所指向方法的具体地址。这时反射调用无非就是将传入的参数准备好，然后调用进入目标方法。

反射调用先是调用了Method.invoke, 然后进入委派实现(DelegatingMethodAccessorImpl)，再进入本地实现(NativeMethodAccessorImpl)，最后到达目标方法。

调用了Method.invoke之后，先进行访问权限检查，再获取MethodAccessor对象，并调用MethodAccessor.invoke方法。MethodAccessor被同名Method所共享，由ReflectionFactory创建。创建机制采用一种名为inflation的方式：如果该方法的调用<=15，会创建本地实现，他的实现就是直接调用native方法实现反射，如果该方法的累计调用次数>15，会创建由字节码组装而成的MethodAccessorImpl。(是否采用inflation机制和15这个数字可以在jvm参数中调整)。

性能

通过JNI(java本地接口)调用native方法初始化更快，但是对优化有阻碍作用。随着调用次数的增多，使用动态实现可以直接以java调用的方式来实现反射，发挥了java即时编译的优化作用。

java反射调用效率慢的原因：

1、接口的通用性，java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本参数类型需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。

2、编译器难以对动态调用的代码提前做优化比如方法内联。

3、反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销。