Java核心技术----反射机制和动态代理分析

1.概述

(1)反射机制: Java 语言提供的一种基础功能，赋予程序在运行时自省（introspect，官方用语）的能力。通过反射我们可以直接操作类或者对象，比如获取某个对象的类定义，获取类声明的属性和方法，调用方法或者构造对象，甚至可以运行时修改类定义。

• 反射，它就像是一种魔法，引入运行时自省能力，赋予了 Java 语言令人意外的活力，通过运行时操作元数据或对象，Java 可以灵活地操作运行时才能确定的信息。
• 反编译：.class–>.java
• 通过反射机制访问java对象的属性，方法，构造方法等；

//sun为我们提供了那些反射机制中的类:

java.lang.Class;                
java.lang.reflect.Constructor; java.lang.reflect.Field;        
java.lang.reflect.Method;
java.lang.reflect.Modifier;

(2)动态代理: 一种方便运行时动态构建代理、动态处理代理方法调用的机制，很多场景都是利用类似机制做到的，比如用来包装 RPC 调用、面向切面的编程（AOP）。

• 实现动态代理的方式很多，比如 JDK 自身提供的动态代理，就是主要利用了上面提到的反射机制。还有其他的实现方式，比如利用传说中更高性能的字节码操作机制，类似 ASM、cglib（基于 ASM）、Javassist 等。
• 动态代理，则是延伸出来的一种广泛应用于产品开发中的技术，很多繁琐的重复编程，都可以被动态代理机制优雅地解决。
• 动态代理应用非常广泛，虽然最初多是因为 RPC 等使用进入我们视线，但是动态代理的使用场景远远不仅如此，它完美符合 Spring AOP 等切面编程。

---

2.具体分析

(1)反射机制具体实现

参考资料

 1.获取class

//第一种方式：  
Class c1 = Class.forName("Employee");  
//第二种方式：  
//java中每个类型都有class 属性.  
Class c2 = Employee.class;  
//第三种方式：  
//java语言中任何一个java对象都有getClass 方法  
Employee e = new Employee();  
Class c3 = e.getClass(); //c3是运行时类 (e的运行时类是Employee)  

 2.创建此Class 对象所表示的类的一个新实例

Object o = c3.newInstance(); //调用了Employee的无参数构造方法.  

 3.获取相关属性

//3.1 获取所有的属性
Field[] fs = c3.getDeclaredFields();
for(Field f : fs){
    //获得属性的修饰符，例如public，static等等  
    System.out.println(Modifier.toString(f.getModifiers()));
    //属性的类型的名字  
    System.out.println(f.getType().getSimpleName());
    //属性的名字
    System.out.println(f.getName());
}

//3.2 获取特定属性
try {
    //获取id属性  
    Field f = c3.getDeclaredField("age");
    //实例化这个类赋给o  
    Object o = c3.newInstance();  
    //使用反射机制可以打破封装性，导致了java对象的属性不安全。
    f.setAccessible(true);
    //给o对象的age属性赋值  
    f.set(o, 18);
    System.out.println(f.get(o));
} catch (SecurityException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
}

 4.获取获取方法，和构造方法

方法关键字	含义
getDeclaredMethods()	获取所有的方法
getReturnType()	获取方法返回类型
getParameterTypes()	获得方法的传入参数类型
getDeclaredMethod(“方法名”,参数类型.class,……)	获得特定的方法

构造方法关键字	含义
getDeclaredConstructors()	获取所有的构造方法
getDeclaredConstructor(参数类型.class,……)	获取特定的构造方法

父类和父接口	含义
getSuperclass()	获取某类的父类
getInterfaces()	获取某类实现的接口

示例:

ControllContext context = new ControllContext();
Class c = context.getClass();
//获取特定方法
Method m1 = c.getDeclaredMethod("setName", String.class);
Method m2 = c.getDeclaredMethod("getName");
//调用对象的方法
m1.invoke(context, "dd");
String name = (String)m2.invoke(context);

注意点:
1.在方法调用中，参数类型必须正确，这里需要注意的是不能使用包装类替换基本类型，比如不能使用Integer.class代替int.class。
2.static方法调用时，不必得到对象示例 staticMethod.invoke(c,"chb");//这里不需要newInstance
3.反射提供的 AccessibleObject.setAccessible​(boolean flag)。它的子类也大都重写了这个方法，这里的所谓 accessible 可以理解成修饰成员的 public、protected、private，这意味着我们可以在运行时修改成员访问限制！
4.setAccessible 的应用场景非常普遍，遍布我们的日常开发、测试、依赖注入等各种框架中。

• 比如，在 O/R Mapping 框架中，我们为一个 Java 实体对象，运行时自动生成 setter、getter 的逻辑，这是加载或者持久化数据非常必要的，框架通常可以利用反射做这个事情，而不需要开发者手动写类似的重复代码。
• 另一个典型场景就是绕过 API 访问控制。我们日常开发时可能被迫要调用内部 API 去做些事情，比如，自定义的高性能 NIO 框架需要显式地释放 DirectBuffer，使用反射绕开限制是一种常见办法。

5.在 Java 9 以后，这个方法的使用可能会存在一些争议，因为 Jigsaw 项目新增的模块化系统，出于强封装性的考虑，对反射访问进行了限制。Jigsaw 引入了所谓 Open 的概念，只有当被反射操作的模块和指定的包对反射调用者模块 Open，才能使用 setAccessible；否则，被认为是不合法（illegal）操作。如果我们的实体类是定义在模块里面，我们需要在模块描述符中明确声明：

module MyEntities {
    // Open for reflection
    opens com.mycorp to java.persistence;
}

6.目前，Java 9 仍然保留了兼容 Java 8 的行为，但是很有可能在未来版本，完全启用前面提到的针对 setAccessible 的限制，即只有当被反射操作的模块和指定的包对反射调用者模块 Open，才能使用 setAccessible，我们可以使用下面参数显式设置。

--illegal-access={ permit | warn | deny }

(2)动态代理

• 代理可以看作是对调用目标的一个包装，这样我们对目标代码的调用不是直接发生的，而是通过代理完成。其实很多动态代理场景，我认为也可以看作是装饰器（Decorator）模式的应用
• 通过代理可以让调用者与实现者之间解耦。比如进行 RPC 调用，框架内部的寻址、序列化、反序列化等，对于调用者往往是没有太大意义的，通过代理，可以提供更加友善的界面。

JDK动态代理的示例:
http://www.importnew.com/21807.html

public class MyDynamicProxy {
    public static  void main (String[] args) {
        HelloImpl hello = new HelloImpl();
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(hello);
        // 构造代码实例
        Hello proxyHello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(HelloImpl.class.getClassLoader(), HelloImpl.class.getInterfaces(), handler);
        // 调用代理方法
        proxyHello.sayHello();
    }
}

interface Hello {
    void sayHello();
}
class HelloImpl implements  Hello {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello World");
    }
}
 class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;
    public MyInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        System.out.println("Invoking sayHello");
        Object result = method.invoke(target, args);
        return result;
    }
}

• 首先，实现对应的 InvocationHandler；然后，以接口 Hello 为纽带，为被调用目标构建代理对象，进而应用程序就可以使用代理对象间接运行调用目标的逻辑，代理为应用插入额外逻辑（这里是 println）提供了便利的入口。
• 从 API 设计和实现的角度，这种实现仍然有局限性，因为它是以接口为中心的，相当于添加了一种对于被调用者没有太大意义的限制。我们实例化的是 Proxy 对象，而不是真正的被调用类型，这在实践中还是可能带来各种不便和能力退化。
• 如果被调用者没有实现接口，而我们还是希望利用动态代理机制，那么可以考虑其他方式。我们知道 Spring AOP 支持两种模式的动态代理，JDK Proxy 或者 cglib，如果我们选择 cglib 方式，你会发现对接口的依赖被克服了。
• cglib 动态代理 采取的是创建目标类的子类的方式，因为是子类化，我们可以达到近似使用被调用者本身的效果。在 Spring 编程中，框架通常会处理这种情况，当然我们也可以显式指定。

JDK Proxy 或者 cglib对比:
 JDK Proxy 的优势：

• 最小化依赖关系，减少依赖意味着简化开发和维护，JDK 本身的支持，可能比 cglib 更加可靠。

• 平滑进行 JDK 版本升级，而字节码类库通常需要进行更新以保证在新版 Java 上能够使用。

• 代码实现简单。

 基于类似 cglib 框架的优势：

• 有的时候调用目标可能不便实现额外接口，从某种角度看，限定调用者实现接口是有些侵入性的实践，类似 cglib 动态代理就没有这种限制。

• 只操作我们关心的类，而不必为其他相关类增加工作量。

• 高性能。

AOP 切面编程通过（动态）代理机制可以让开发者从这些繁琐事项中抽身出来，大幅度提高了代码的抽象程度和复用度。从逻辑上来说，我们在软件设计和实现中的类似代理，如 Facade、Observer 等很多设计目的，都可以通过动态代理优雅地实现。