反射原理解析

1 背景

前段时间组内针对“拷贝实例属性是应该用BeanUtils.copyProperties（）还是MapStruct”这个问题进行了一次激烈的battle。支持MapStruct的同学给出了他嫌弃BeanUtils的理由：因为用了反射，所以慢。这个理由一下子拉回了我遥远的记忆，在我刚开始了解反射这个Java特性的时候，几乎看到的每一篇文章都会有“Java反射不能频繁使用”、“反射影响性能”之类的话语，当时只是当一个结论记下了这些话，却没有深究过为什么，所以正好借此机会来探究一下Java反射的代码。

2 反射

包结构梳理反射相关的代码主要在jdk rt.jar下的java.lang.reflect包下，还有一些相关类在其他包路径下，这里先按下不表。按照继承和实现的关系先简单划分下java.lang.reflect包：① Constructor、Method、Field三个类型分别可以描述实例的构造方法、普通方法和字段。三种类型都直接或间接继承了AccessibleObject这个类型，此类型里主要定义两种方法，一种是通用的、对访问权限进行处理的方法，第二种是可供继承重写的、与注解相关的方法。

② 只看选中的五种类型，我们平常所用到的普通类型，譬如Integer、String，又或者是我们自定义的类型，都可以用Class类型的实例来表示。Java引入泛型之后，在JDK1.5中扩充了其他四种类型，用于泛型的表示。分别是ParameterizedType(参数化类型)、WildcardType（通配符类型）、TypeVariable（类型变量）、GenericArrayType（泛型数组）。

③ 与②中描述的五种基本类型对应，下图这五个接口/类分别用来表示五种基本类型的注解相关数据。

④ 下图为实现动态代理的相关类与接口。java.lang.reflect.Proxy主要是利用反射的一些方法获取代理类的类对象，获取其构造方法，由此构造出一个实例。java.lang.reflect.InvocationHandler是代理类需要实现的接口，由代理类实现接口内的invoke方法，此方法会负责代理流程和被代理流程的执行顺序组织。

3 目标

类实例的构造源码以String类的对象实例化为例，看一下反射是如何进行对象实例化的。Class clz = Class.forName("java.lang.String");

String s =(String)clz.newInstance();
Class对象的构造由native方法完成，以java.lang.String类为例，先看看构造好的Class对象都有哪些属性：

可以看到目前只有name一个属性有值，其余属性暂时都是null或者默认值的状态。下图是 clz.newInstance() 方法逻辑的流程图，接下来对其中主要的两个方法进行说明：

从上图可以看出整个流程有两个核心部分。因为通常情况下，对象的构造都需要依靠类里的构造方法来实现，所以第一部分就是拿到目标类对应的Constructor对象；第二部分就是利用Constructor对象，构造目标类的实例。3.1 获取Constructor对象首先上一张Constructor对象的属性图：

java.lang.Class#getConstructor0此方法中主要做的工作是首先拿到目标类的Constructor实例数组(主要由native方法实现)，数组里每一个对象都代表了目标类的一个构造方法。然后对数组进行遍历，根据方法入参提供的parameterTypes,找到符合的Constructor对象，然后重新创造一个Constructor对象，属性值与原Constructor一致（称为副本Constructor），并且副本Constructor的属性 root 指向源Constructor，相当于对源Constructor对象进行了一层封装。由于在getConstructor0()方法将返回值返回给调用方之后，调用方在后续的流程里进行了constructor.setAccesssible(true)的操作，这个方法的作用是关闭对constructor这个对象访问时的Java语言访问检查。语言访问检查是个耗时的操作，所以合理猜测是为了提高反射性能关闭了这个检查，又出于安全考虑，所以将最原始的对象进行了封装。

private Constructor getConstructor0(Class[] parameterTypes,
                                    int which) throws NoSuchMethodException
{
//1、拿到Constructor实例数组并进行筛选
    Constructor[] constructors = privateGetDeclaredConstructors((which == Member.PUBLIC));
 //2、通过对入参的比较筛选出符合条件的Constructor
    for (Constructor constructor : constructors) {
        if (arrayContentsEq(parameterTypes,
                            constructor.getParameterTypes())) {
//3、创建副本Constructor
            return getReflectionFactory().copyConstructor(constructor);
        }
    }
    throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + argumentTypesToString(parameterTypes));
}