深刻分析 Java 方法反射的实现原理

方法反射实例

    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");

            }

        }

    }

经过Java的反射机制，能够在运行期间调用对象的任何方法，若是大量使用这种方式进行调用，会有性能或内存隐患么？为了完全了解方法的反射机制，只能从底层代码入手了。

Method获取

调用Class类的getDeclaredMethod能够获取指定方法名和参数的方法对象Method。

getDeclaredMethod

其中privateGetDeclaredMethods方法从缓存或JVM中获取该Class中申明的方法列表，searchMethods方法将从返回的方法列表里找到一个匹配名称和参数的方法对象。

searchMethods

若是找到一个匹配的Method，则从新copy一份返回，即Method.copy()方法

所次每次调用getDeclaredMethod方法返回的Method对象其实都是一个新的对象，且新对象的root属性都指向原来的Method对象，若是须要频繁调用，最好把Method对象缓存起来。

privateGetDeclaredMethods

从缓存或JVM中获取该Class中申明的方法列表，实现以下：

其中reflectionData()方法实现以下：

这里有个比较重要的数据结构ReflectionData，用来缓存从JVM中读取类的以下属性数据：

从reflectionData()方法实现能够看出：reflectionData对象是SoftReference类型的，说明在内存紧张时可能会被回收，不过也能够经过-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB参数控制回收的时机，只要发生GC就会将其回收，若是reflectionData被回收以后，又执行了反射方法，那只能经过newReflectionData方法从新建立一个这样的对象了，newReflectionData方法实现以下：

经过unsafe.compareAndSwapObject方法从新设置reflectionData字段；

在privateGetDeclaredMethods方法中，若是经过reflectionData()得到的ReflectionData对象不为空，则尝试从ReflectionData对象中获取declaredMethods属性，若是是第一次，或则被GC回收以后，从新初始化后的类属性为空，则须要从新到JVM中获取一次，并赋值给ReflectionData，下次调用就可使用缓存数据了。

Method调用

获取到指定的方法对象Method以后，就能够调用它的invoke方法了，invoke实现以下：

应该注意到：这里的MethodAccessor对象是invoke方法实现的关键，一开始methodAccessor为空，须要调用acquireMethodAccessor生成一个新的MethodAccessor对象，MethodAccessor自己就是一个接口，实现以下：

在acquireMethodAccessor方法中，会经过ReflectionFactory类的newMethodAccessor建立一个实现了MethodAccessor接口的对象，实现以下：

在ReflectionFactory类中，有2个重要的字段：noInflation(默认false)和inflationThreshold(默认15)，在checkInitted方法中能够经过-Dsun.reflect.inflationThreshold=xxx和-Dsun.reflect.noInflation=true对这两个字段从新设置，并且只会设置一次；

若是noInflation为false，方法newMethodAccessor都会返回DelegatingMethodAccessorImpl对象，DelegatingMethodAccessorImpl的类实现

其实，DelegatingMethodAccessorImpl对象就是一个代理对象，负责调用被代理对象delegate的invoke方法，其中delegate参数目前是NativeMethodAccessorImpl对象，因此最终Method的invoke方法调用的是NativeMethodAccessorImpl对象invoke方法，实现以下：

这里用到了ReflectionFactory类中的inflationThreshold，当delegate调用了15次invoke方法以后，若是继续调用就经过MethodAccessorGenerator类的generateMethod方法生成MethodAccessorImpl对象，并设置为delegate对象，这样下次执行Method.invoke时，就调用新建的MethodAccessor对象的invoke()方法了。

这里须要注意的是：

generateMethod方法在生成MethodAccessorImpl对象时，会在内存中生成对应的字节码，并调用ClassDefiner.defineClass建立对应的class对象，实现以下：

在ClassDefiner.defineClass方法实现中，每被调用一次都会生成一个DelegatingClassLoader类加载器对象

这里每次都生成新的类加载器，是为了性能考虑，在某些状况下能够卸载这些生成的类，由于类的卸载是只有在类加载器能够被回收的状况下才会被回收的，若是用了原来的类加载器，那可能致使这些新建立的类一直没法被卸载，从其设计来看自己就不但愿这些类一直存在内存里的，在须要的时候有就好了。