Java 反射以及动态代理,来看就懂了

发布时间:2020-04-27作者:spider阅读(294)

反射机制是 Java 语言提供的一种基础功能,赋予程序在运行时自省(introspect)的能力。简单来说就是通过反射,可以在运行期间获取、检测和调用对象的属性和方法。

    反射


    反射机制是 Java 语言提供的一种基础功能,赋予程序在运行时自省(introspect)的能力。简单来说就是通过反射,可以在运行期间获取、检测和调用对象的属性和方法。



    反射的使用场景


    在现实中反射的使用场景有很多,比如以下几个。


    使用场景一:编程工具 IDEA 或 Eclipse 等,在写代码时会有代码(属性或方法名)提示,就是因为使用了反射。


    使用场景二:很多知名的框架,为了让程序更优雅更简洁,也会使用到反射。


    例如,Spring 可以通过配置来加载不同的类,调用不同的方法,代码如下所示:

    <bean id="person" class="com.spring.beans.Person" init-method="initPerson"> 
    </bean> [object Object]


    例如,MyBatis 在 Mapper 使用外部类的 Sql 构建查询时,代码如下所示:

    @SelectProvider(type = PersonSql.class, method = "getListSql") 
    List getList(); 
    class PersonSql { 
        public String getListSql() { 
            String sql = new SQL() {{ 
                SELECT("*"); 
                FROM("person"); 
            }}.toString(); 
            return sql; 
        } 
    }


    使用场景三:数据库连接池,也会使用反射调用不同类型的数据库驱动,代码如下所示:

    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);


    当然反射还有其他很多类似的使用场景,这里就不一一列举,读者可以举一反三,想想在平常的开发中,还有哪些使用了反射功能的场景。


    反射的基本使用


    下来我们通过反射调用类中的某个方法,来学习反射的基本使用。


    使用反射调用类中的方法,分为三种情况:


    调用静态方法


    调用公共方法


    调用私有方法


    假设有一个实体类 MyReflect 包含了以上三种方法,代码如下:

    package com.interview.chapter4; 
    class MyReflect { 
        // 静态方法 
        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"); 
        } 
    } [object Object]


    下面分别来看,使用反射如何调用以上三种类型的方法。


    ① 反射调用静态方法

    Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    Method method = myClass.getMethod("staticMd"); 
    method.invoke(myClass);


    ② 反射调用公共方法

    Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    // 创建实例对象(相当于 new ) 
    Object instance = myClass.newInstance(); 
    Method method2 = myClass.getMethod("publicMd"); 
    method2.invoke(instance);


    ③ 反射调用私有方法

    Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    // 创建实例对象(相当于 new ) 
    Object object = myClass.newInstance(); 
    Method method3 = myClass.getDeclaredMethod("privateMd"); 
    method3.setAccessible(true); 
    method3.invoke(object);


    反射使用总结


    反射获取调用类可以通过 Class.forName(),反射获取类实例要通过 newInstance(),相当于 new 一个新对象,反射获取方法要通过 getMethod(),获取到类方法之后使用 invoke() 对类方法进行调用。如果是类方法为私有方法的话,则需要通过 setAccessible(true) 来修改方法的访问限制,以上的这些操作就是反射的基本使用。


    动态代理


    动态代理可以理解为,本来应该自己做的事情,却交给别人代为处理,这个过程就叫做动态代理。


    动态代理的使用场景


    动态代理被广为人知的使用场景是 Spring 中的面向切面编程(AOP)。例如,依赖注入 @Autowired 和事务注解 @Transactional 等,都是利用动态代理实现的。


    动态代理还可以封装一些 RPC 调用,也可以通过代理实现一个全局拦截器等。


    动态代理和反射的关系


    JDK 原生提供的动态代理就是通过反射实现的,但动态代理的实现方式还可以是 ASM(一个短小精悍的字节码操作框架)、cglib(基于 ASM)等,并不局限于反射。


    下面我们分别来看:JDK 原生动态代理和 cglib 的实现。


    1)JDK 原生动态代理

    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 反射以及动态代理,来看就懂了 
    // JDK 代理类 
    class AnimalProxy implements InvocationHandler { 
        private Object target; // 代理对象 
        public Object getInstance(Object target) { 
            this.target = target; 
            // 取得代理对象 
            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("调用前"); 
            Object result = method.invoke(target, args); // 方法调用 
            System.out.println("调用后"); 
            return result; 
        } 
    } 
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    public static void main(String[] args) { 
        // JDK 动态代理调用 
        AnimalProxy proxy = new AnimalProxy(); 
        Animal dogProxy = (Animal) proxy.getInstance(new Dog()); 
        dogProxy.eat(); 
    }


    以上代码,我们实现了通过动态代理,在所有请求前、后都打印了一个简单的信息。


    注意: JDK Proxy 只能代理实现接口的类(即使是 extends 继承类也是不可以代理的)。


    2)cglib 动态代理


    要是用 cglib 实现要添加对 cglib 的引用,如果是 maven 项目的话,直接添加以下代码:

    <dependency> 
        <groupId>cglib</groupId> 
        <artifactId>cglib</artifactId> 
        <version>3.2.12</version> 
    </dependency>

    cglib 的具体实现,请参考以下代码:

    class Panda { 
        public void eat() { 
            System.out.println("The panda is eating"); 
        } 
    } 
    class CglibProxy implements MethodInterceptor { 
        private Object target; // 代理对象 
        public Object getInstance(Object target) { 
            this.target = target; 
            Enhancer enhancer = new Enhancer(); 
            // 设置父类为实例类 
            enhancer.setSuperclass(this.target.getClass()); 
            // 回调方法 
            enhancer.setCallback(this); 
            // 创建代理对象 
            return enhancer.create(); 
        } 
        public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable { 
            System.out.println("调用前"); 
            Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects); // 执行方法调用 
            System.out.println("调用后"); 
            return result; 
        } 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        // cglib 动态代理调用 
        CglibProxy proxy = new CglibProxy(); 
        Panda panda = (Panda)proxy.getInstance(new Panda()); 
        panda.eat(); 
    }

    以上程序执行的结果:

    调用前 
     
    The panda is eating 
     
    调用后

    由以上代码可以知道,cglib 的调用通过实现 MethodInterceptor 接口的 intercept 方法,调用 invokeSuper 进行动态代理的。它可以直接对普通类进行动态代理,并不需要像 JDK 代理那样,需要通过接口来完成,值得一提的是 Spring 的动态代理也是通过 cglib 实现的。


    注意:cglib 底层是通过子类继承被代理对象的方式实现动态代理的,因此代理类不能是最终类(final),否则就会报错 java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass final class xxx。


    相关面试题


    1.动态代理解决了什么问题?


    答:首先它是一个代理机制,如果熟悉设计模式中的代理模式,我们会知道,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,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,通过代理,可以提供更加友善的界面;还可以通过代理,做一个全局的拦截器。


    2.动态代理和反射的关系是什么?


    答:反射可以用来实现动态代理,但动态代理还有其他的实现方式,比如 ASM(一个短小精悍的字节码操作框架)、cglib 等。


    3.以下描述错误的是?


    A:cglib 的性能更高B:Spring 中有使用 cglib 来实现动态代理C:Spring 中有使用 JDK 原生的动态代理D:JDK 原生动态代理性能更高


    答:D


    题目解析:Spring 动态代理的实现方式有两种:cglib 和 JDK 原生动态代理。


    4.请补全以下代码?

    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(); 
            // 补充此行代码 
            method.setAccessible(true); 
            method.invoke(object); 
        } 
    }


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


    题目解析:此题主要考的是私有方法的获取,私有方法的获取并不是通过 getMethod() 方式,而是通过 getDeclaredMethod() 获取的。


    5.cglib 可以代理任何类这句话对吗?为什么?


    答:这句话不完全对,因为 cglib 只能代理可以有子类的普通类,对于像最终类(final),cglib 是不能实现动态代理的,因为 cglib 的底层是通过继承代理类的子类来实现动态代理的,所以不能被继承类无法使用 cglib。


    6.JDK 原生动态代理和 cglib 有什么区别?


    答:JDK 原生动态代理和 cglib 区别如下:


    JDK 原生动态代理是基于接口实现的,不需要添加任何依赖,可以平滑的支持 JDK 版本的升级;


    cglib 不需要实现接口,可以直接代理普通类,需要添加依赖包,性能更高。


    7.为什么 JDK 原生的动态代理必须要通过接口来完成?


    答:这是由于 JDK 原生设计的原因,来看动态代理的实现方法 newProxyInstance() 的源码:

    /** 
     * ...... 
     * @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{// 省略其他代码

    来看前两个参数的声明:


    loader:为类加载器,也就是 target.getClass().getClassLoader()


    interfaces:接口代理类的接口实现列表


    看了上面的参数说明,我们就明白了,要使用 JDK 原生的动态只能通过实现接口来完成。


    总结


    通过本文可以知道 JDK 原生动态代理是使用反射实现的,但动态代理的实现方式不止有反射,还可以是 ASM(一个短小精悍的字节码操作框架)、cglib(基于 ASM)等。其中 JDK 原生的动态代理是通过接口实现的,而 cglib 是通过子类实现的,因此 cglib 不能代理最终类(final)。而反射不但可以反射调用静态方法,还可以反射调用普通方法和私有方法,其中调用私有方法时要设置 setAccessible 为 true。

    文章转载自:http://developer.51cto.com/art/202004/615378.htm

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