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各位志同道合的朋友們大家好,我是一個一直在一線互聯網踩坑十余年的編碼愛好者,現在將我們的各種經驗以及架構實戰分享出來,如果大家喜歡,就關注我,一起將技術學深學透,我會每一篇分享結束都會預告下一專題

反射

反射機制是 JAVA 語言提供的一種基礎功能,賦予程序在運行時自省(introspect)的能力。簡單來說就是通過反射,可以在運行期間獲取、檢測和調用對象的屬性和方法。

反射的使用場景

在現實中反射的使用場景有很多,比如以下幾個。

使用場景一:編程工具 IDEA 或 Eclipse 等,在寫代碼時會有代碼(屬性或方法名)提示,就是因為使用了反射。

使用場景二:很多知名的框架,為了讓程序更優雅更簡潔,也會使用到反射。

例如,Spring 可以通過配置來加載不同的類,調用不同的方法,代碼如下所示:

<bean id="person" class="com.spring.beans.Person" init-method="initPerson">
</bean>
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

例如,MyBatis 在 MApper 使用外部類的 Sql 構建查詢時,代碼如下所示:

@SelectProvider(type = PersonSql.class, method = "getListSql")
List<Person> getList();
class PersonSql {
    public String getListSql() {
        String sql = new SQL() {{
            SELECT("*");
            FROM("person");
        }}.toString();
        return sql;
    }
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

使用場景三:數據庫連接池,也會使用反射調用不同類型的數據庫驅動,代碼如下所示:

String url = "jdbc:MySQL://127.0.0.1:3306/mydb";
String username = "root";
String password = "root";
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

當然反射還有其他很多類似的使用場景,這里就不一一列舉,讀者可以舉一反三,想想在平常的開發中,還有哪些使用了反射功能的場景。

反射的基本使用

下來我們通過反射調用類中的某個方法,來學習反射的基本使用。

使用反射調用類中的方法,分為三種情況:

  • 調用靜態方法
  • 調用公共方法
  • 調用私有方法

假設有一個實體類 MyReflect 包含了以上三種方法,代碼如下:

package com.interview.chapter4;
class MyReflect {
    // 靜態方法
    public static void staticMd() {
        System.out.println("Static Method");
    }
    // 公共方法
    public void publicMd() {
        System.out.println("Public Method");
    }
    // 私有方法
    private void privateMd() {
        System.out.println("Private Method");
    }
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

下面分別來看,使用反射如何調用以上三種類型的方法。

① 反射調用靜態方法

Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect");
Method method = myClass.getMethod("staticMd");
method.invoke(myClass);
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

② 反射調用公共方法

Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect");
// 創建實例對象(相當于 new )
Object instance = myClass.newInstance();
Method method2 = myClass.getMethod("publicMd");
method2.invoke(instance);
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

③ 反射調用私有方法

Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect");
// 創建實例對象(相當于 new )
Object object = myClass.newInstance();
Method method3 = myClass.getDeclaredMethod("privateMd");
method3.setAccessible(true);
method3.invoke(object);
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

反射使用總結

反射獲取調用類可以通過 Class.forName(),反射獲取類實例要通過 newInstance(),相當于 new 一個新對象,反射獲取方法要通過 getMethod(),獲取到類方法之后使用 invoke() 對類方法進行調用。如果是類方法為私有方法的話,則需要通過 setAccessible(true) 來修改方法的訪問限制,以上的這些操作就是反射的基本使用。

動態代理

動態代理可以理解為,本來應該自己做的事情,卻交給別人代為處理,這個過程就叫做動態代理。

動態代理的使用場景

動態代理被廣為人知的使用場景是 Spring 中的面向切面編程(AOP)。例如,依賴注入 @Autowired 和事務注解 @Transactional 等,都是利用動態代理實現的。

動態代理還可以封裝一些 RPC 調用,也可以通過代理實現一個全局攔截器等。

動態代理和反射的關系

JDK 原生提供的動態代理就是通過反射實現的,但動態代理的實現方式還可以是 ASM(一個短小精悍的字節碼操作框架)、cglib(基于 ASM)等,并不局限于反射。

下面我們分別來看:JDK 原生動態代理和 cglib 的實現。

1)JDK 原生動態代理

interface Animal {
    void eat();
}
class Dog implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("The dog is eating");
    }
}
class Cat implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("The cat is eating");
    }
}
 
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

// JDK 代理類
class AnimalProxy implements InvocationHandler {
    private Object target; // 代理對象
    public Object getInstance(Object target) {
        this.target = target;
        // 取得代理對象
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("調用前");
        Object result = method.invoke(target, args); // 方法調用
        System.out.println("調用后");
        return result;
    }
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

 
public static void main(String[] args) {
    // JDK 動態代理調用
    AnimalProxy proxy = new AnimalProxy();
    Animal dogProxy = (Animal) proxy.getInstance(new Dog());
    dogProxy.eat();
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

以上代碼,我們實現了通過動態代理,在所有請求前、后都打印了一個簡單的信息。

注意: JDK Proxy 只能代理實現接口的類(即使是 extends 繼承類也是不可以代理的)。

2)cglib 動態代理

要是用 cglib 實現要添加對 cglib 的引用,如果是 maven 項目的話,直接添加以下代碼:

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.2.12</version>
</dependency>
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

cglib 的具體實現,請參考以下代碼:

class Panda {
    public void eat() {
        System.out.println("The panda is eating");
    }
}
class CglibProxy implements MethodInterceptor {
    private Object target; // 代理對象
    public Object getInstance(Object target) {
        this.target = target;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 設置父類為實例類
        enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
        // 回調方法
        enhancer.setCallback(this);
        // 創建代理對象
        return enhancer.create();
    }
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("調用前");
        Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects); // 執行方法調用
        System.out.println("調用后");
        return result;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    // cglib 動態代理調用
    CglibProxy proxy = new CglibProxy();
    Panda panda = (Panda)proxy.getInstance(new Panda());
    panda.eat();
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

以上程序執行的結果:

調用前

The panda is eating

調用后

由以上代碼可以知道,cglib 的調用通過實現 MethodInterceptor 接口的 intercept 方法,調用 invokeSuper 進行動態代理的。它可以直接對普通類進行動態代理,并不需要像 JDK 代理那樣,需要通過接口來完成,值得一提的是 Spring 的動態代理也是通過 cglib 實現的。

注意:cglib 底層是通過子類繼承被代理對象的方式實現動態代理的,因此代理類不能是最終類(final),否則就會報錯
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass final class xxx。

相關面試題

1.動態代理解決了什么問題?

答:首先它是一個代理機制,如果熟悉設計模式中的代理模式,我們會知道,代理可以看作是對調用目標的一個包裝,這樣我們對目標代碼的調用不是直接發生的,而是通過代理完成,通過代理可以讓調用者與實現者之間解耦。比如進行 RPC 調用,通過代理,可以提供更加友善的界面;還可以通過代理,做一個全局的攔截器。

2.動態代理和反射的關系是什么?

答:反射可以用來實現動態代理,但動態代理還有其他的實現方式,比如 ASM(一個短小精悍的字節碼操作框架)、cglib 等。

3.以下描述錯誤的是?

A:cglib 的性能更高B:Spring 中有使用 cglib 來實現動態代理C:Spring 中有使用 JDK 原生的動態代理D:JDK 原生動態代理性能更高

答:D

題目解析:Spring 動態代理的實現方式有兩種:cglib 和 JDK 原生動態代理。

4.請補全以下代碼?

class MyReflect {
    // 私有方法
    private void privateMd() {
        System.out.println("Private Method");
    }
}
class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class myClass = Class.forName("MyReflect");
        Object object = myClass.newInstance();
        // 補充此行代碼
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(object);
    }
}
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

答:Method method = myClass.getDeclaredMethod("privateMd");

題目解析:此題主要考的是私有方法的獲取,私有方法的獲取并不是通過 getMethod() 方式,而是通過 getDeclaredMethod() 獲取的。

5.cglib 可以代理任何類這句話對嗎?為什么?

答:這句話不完全對,因為 cglib 只能代理可以有子類的普通類,對于像最終類(final),cglib 是不能實現動態代理的,因為 cglib 的底層是通過繼承代理類的子類來實現動態代理的,所以不能被繼承類無法使用 cglib。

6.JDK 原生動態代理和 cglib 有什么區別?

答:JDK 原生動態代理和 cglib 區別如下:

  • JDK 原生動態代理是基于接口實現的,不需要添加任何依賴,可以平滑的支持 JDK 版本的升級;
  • cglib 不需要實現接口,可以直接代理普通類,需要添加依賴包,性能更高。

7.為什么 JDK 原生的動態代理必須要通過接口來完成?

答:這是由于 JDK 原生設計的原因,來看動態代理的實現方法 newProxyInstance() 的源碼:

/**
 * ......
 * @param   loader the class loader to define the proxy class
 * @param   interfaces the list of interfaces for the proxy class to implement
 * ......
 */ @CallerSensitivepublic static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                      Class<?>[] interfaces,
                                      InvocationHandler h)
    throws IllegalArgumentException{// 省略其他代碼
Java 反射以及動態代理,來看就懂了

 

來看前兩個參數的聲明:

  • loader:為類加載器,也就是 target.getClass().getClassLoader()
  • interfaces:接口代理類的接口實現列表

看了上面的參數說明,我們就明白了,要使用 JDK 原生的動態只能通過實現接口來完成。

總結

通過本文可以知道 JDK 原生動態代理是使用反射實現的,但動態代理的實現方式不止有反射,還可以是 ASM(一個短小精悍的字節碼操作框架)、cglib(基于 ASM)等。其中 JDK 原生的動態代理是通過接口實現的,而 cglib 是通過子類實現的,因此 cglib 不能代理最終類(final)。而反射不但可以反射調用靜態方法,還可以反射調用普通方法和私有方法,其中調用私有方法時要設置 setAccessible 為 true。

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