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Java反射以及動(dòng)態(tài)代理，來(lái)看就懂了

反射

反射機(jī)制是 Java 語(yǔ)言提供的一種基礎(chǔ)功能，賦予程序在運(yùn)行時(shí)自省(introspect)的能力。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)反射，可以在運(yùn)行期間獲取、檢測(cè)和調(diào)用對(duì)象的屬性和方法。

反射的使用場(chǎng)景

在現(xiàn)實(shí)中反射的使用場(chǎng)景有很多，比如以下幾個(gè)。

使用場(chǎng)景一：編程工具 IDEA 或 Eclipse 等，在寫(xiě)代碼時(shí)會(huì)有代碼(屬性或方法名)提示，就是因?yàn)槭褂昧朔瓷洹?/p>

使用場(chǎng)景二：很多知名的框架，為了讓程序更優(yōu)雅更簡(jiǎn)潔，也會(huì)使用到反射。

例如，Spring 可以通過(guò)配置來(lái)加載不同的類，調(diào)用不同的方法，代碼如下所示：

 
 
 
    
  
  
  
  1.  
    2.   
  
  
  2.  
    3.

[[323940]]

例如，MyBatis 在 Mapper 使用外部類的 Sql 構(gòu)建查詢時(shí)，代碼如下所示：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @SelectProvider(type = PersonSql.class, method = "getListSql") 
    2.   
  
  
  2. List getList(); 
    3.   
  
  
  3. class PersonSql { 
    4.   
  
  
  4.     public String getListSql() { 
    5.   
  
  
  5.         String sql = new SQL() {{ 
    6.   
  
  
  6.             SELECT("*"); 
    7.   
  
  
  7.             FROM("person"); 
    8.   
  
  
  8.         }}.toString(); 
    9.   
  
  
  9.         return sql; 
    10.   
  
  
  10.     } 
    11.   
  
  
  11. } 
    12.

[[323940]]

使用場(chǎng)景三：數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，也會(huì)使用反射調(diào)用不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)，代碼如下所示：

 
 
 
    
  
  
  
  1. String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mydb"; 
    2.   
  
  
  2. String username = "root"; 
    3.   
  
  
  3. String password = "root"; 
    4.   
  
  
  4. Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 
    5.   
  
  
  5. Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password); 
    6.

[[323940]]

當(dāng)然反射還有其他很多類似的使用場(chǎng)景，這里就不一一列舉，讀者可以舉一反三，想想在平常的開(kāi)發(fā)中，還有哪些使用了反射功能的場(chǎng)景。

反射的基本使用

下來(lái)我們通過(guò)反射調(diào)用類中的某個(gè)方法，來(lái)學(xué)習(xí)反射的基本使用。

使用反射調(diào)用類中的方法，分為三種情況：

  • 調(diào)用靜態(tài)方法
  • 調(diào)用公共方法
  • 調(diào)用私有方法

假設(shè)有一個(gè)實(shí)體類 MyReflect 包含了以上三種方法，代碼如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. package com.interview.chapter4; 
    2.   
  
  
  2. class MyReflect { 
    3.   
  
  
  3.     // 靜態(tài)方法 
    4.   
  
  
  4.     public static void staticMd() { 
    5.   
  
  
  5.         System.out.println("Static Method"); 
    6.   
  
  
  6.     } 
    7.   
  
  
  7.     // 公共方法 
    8.   
  
  
  8.     public void publicMd() { 
    9.   
  
  
  9.         System.out.println("Public Method"); 
    10.   
  
  
  10.     } 
    11.   
  
  
  11.     // 私有方法 
    12.   
  
  
  12.     private void privateMd() { 
    13.   
  
  
  13.         System.out.println("Private Method"); 
    14.   
  
  
  14.     } 
    15.   
  
  
  15. } 
    16.

[[323940]]

下面分別來(lái)看，使用反射如何調(diào)用以上三種類型的方法。

① 反射調(diào)用靜態(tài)方法

 
 
 
    
  
  
  
  1. Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    2.   
  
  
  2. Method method = myClass.getMethod("staticMd"); 
    3.   
  
  
  3. method.invoke(myClass); 
    4.

[[323940]]

② 反射調(diào)用公共方法

 
 
 
    
  
  
  
  1. Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    2.   
  
  
  2. // 創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象（相當(dāng)于 new ） 
    3.   
  
  
  3. Object instance = myClass.newInstance(); 
    4.   
  
  
  4. Method method2 = myClass.getMethod("publicMd"); 
    5.   
  
  
  5. method2.invoke(instance); 
    6.

[[323940]]

③ 反射調(diào)用私有方法

 
 
 
    
  
  
  
  1. Class myClass = Class.forName("com.interview.chapter4.MyReflect"); 
    2.   
  
  
  2. // 創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象（相當(dāng)于 new ） 
    3.   
  
  
  3. Object object = myClass.newInstance(); 
    4.   
  
  
  4. Method method3 = myClass.getDeclaredMethod("privateMd"); 
    5.   
  
  
  5. method3.setAccessible(true); 
    6.   
  
  
  6. method3.invoke(object); 
    7.

[[323940]]

反射使用總結(jié)

反射獲取調(diào)用類可以通過(guò) Class.forName()，反射獲取類實(shí)例要通過(guò) newInstance()，相當(dāng)于 new 一個(gè)新對(duì)象，反射獲取方法要通過(guò) getMethod()，獲取到類方法之后使用 invoke() 對(duì)類方法進(jìn)行調(diào)用。如果是類方法為私有方法的話，則需要通過(guò) setAccessible(true) 來(lái)修改方法的訪問(wèn)限制，以上的這些操作就是反射的基本使用。

動(dòng)態(tài)代理

動(dòng)態(tài)代理可以理解為，本來(lái)應(yīng)該自己做的事情，卻交給別人代為處理，這個(gè)過(guò)程就叫做動(dòng)態(tài)代理。

動(dòng)態(tài)代理的使用場(chǎng)景

動(dòng)態(tài)代理被廣為人知的使用場(chǎng)景是 Spring 中的面向切面編程(AOP)。例如，依賴注入 @Autowired 和事務(wù)注解 @Transactional 等，都是利用動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)的。

動(dòng)態(tài)代理還可以封裝一些 RPC 調(diào)用，也可以通過(guò)代理實(shí)現(xiàn)一個(gè)全局?jǐn)r截器等。

動(dòng)態(tài)代理和反射的關(guān)系

JDK 原生提供的動(dòng)態(tài)代理就是通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)的，但動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)方式還可以是 ASM(一個(gè)短小精悍的字節(jié)碼操作框架)、cglib(基于 ASM)等，并不局限于反射。

下面我們分別來(lái)看：JDK 原生動(dòng)態(tài)代理和 cglib 的實(shí)現(xiàn)。

1)JDK 原生動(dòng)態(tài)代理

 
 
 
    
  
  
  
  1. interface Animal { 
    2.   
  
  
  2.     void eat(); 
    3.   
  
  
  3. } 
    4.   
  
  
  4. class Dog implements Animal { 
    5.   
  
  
  5.     @Override 
    6.   
  
  
  6.     public void eat() { 
    7.   
  
  
  7.         System.out.println("The dog is eating"); 
    8.   
  
  
  8.     } 
    9.   
  
  
  9. } 
    10.   
  
  
  10. class Cat implements Animal { 
    11.   
  
  
  11.     @Override 
    12.   
  
  
  12.     public void eat() { 
    13.   
  
  
  13.         System.out.println("The cat is eating"); 
    14.   
  
  
  14.     } 
    15.   
  
  
  15. } 
    16.   
  
  
  16.   
    17.   
  
  
  17. Java 反射以及動(dòng)態(tài)代理，來(lái)看就懂了 
    18.   
  
  
  18. // JDK 代理類 
    19.   
  
  
  19. class AnimalProxy implements InvocationHandler { 
    20.   
  
  
  20.     private Object target; // 代理對(duì)象 
    21.   
  
  
  21.     public Object getInstance(Object target) { 
    22.   
  
  
  22.         this.target = target; 
    23.   
  
  
  23.         // 取得代理對(duì)象 
    24.   
  
  
  24.         return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this); 
    25.   
  
  
  25.     } 
    26.   
  
  
  26.     @Override 
    27.   
  
  
  27.     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { 
    28.   
  
  
  28.         System.out.println("調(diào)用前"); 
    29.   
  
  
  29.         Object result = method.invoke(target, args); // 方法調(diào)用 
    30.   
  
  
  30.         System.out.println("調(diào)用后"); 
    31.   
  
  
  31.         return result; 
    32.   
  
  
  32.     } 
    33.   
  
  
  33. } 
    34.   
  
  
  34. Java 反射以及動(dòng)態(tài)代理，來(lái)看就懂了 
    35.   
  
  
  35.   
    36.   
  
  
  36. public static void main(String[] args) { 
    37.   
  
  
  37.     // JDK 動(dòng)態(tài)代理調(diào)用 
    38.   
  
  
  38.     AnimalProxy proxy = new AnimalProxy(); 
    39.   
  
  
  39.     Animal dogProxy = (Animal) proxy.getInstance(new Dog()); 
    40.   
  
  
  40.     dogProxy.eat(); 
    41.   
  
  
  41. } 
    42.

[[323940]]

以上代碼，我們實(shí)現(xiàn)了通過(guò)動(dòng)態(tài)代理，在所有請(qǐng)求前、后都打印了一個(gè)簡(jiǎn)單的信息。

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

2)cglib 動(dòng)態(tài)代理

要是用 cglib 實(shí)現(xiàn)要添加對(duì) cglib 的引用，如果是 maven 項(xiàng)目的話，直接添加以下代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1.  
    2.   
  
  
  2.     cglib 
    3.   
  
  
  3.     cglib 
    4.   
  
  
  4.     3.2.12 
    5.   
  
  
  5.  
    6.

[[323940]]

cglib 的具體實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參考以下代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Panda { 
    2.   
  
  
  2.     public void eat() { 
    3.   
  
  
  3.         System.out.println("The panda is eating"); 
    4.   
  
  
  4.     } 
    5.   
  
  
  5. } 
    6.   
  
  
  6. class CglibProxy implements MethodInterceptor { 
    7.   
  
  
  7.     private Object target; // 代理對(duì)象 
    8.   
  
  
  8.     public Object getInstance(Object target) { 
    9.   
  
  
  9.         this.target = target; 
    10.   
  
  
  10.         Enhancer enhancer = new Enhancer(); 
    11.   
  
  
  11.         // 設(shè)置父類為實(shí)例類 
    12.   
  
  
  12.         enhancer.setSuperclass(this.target.getClass()); 
    13.   
  
  
  13.         // 回調(diào)方法 
    14.   
  
  
  14.         enhancer.setCallback(this); 
    15.   
  
  
  15.         // 創(chuàng)建代理對(duì)象 
    16.   
  
  
  16.         return enhancer.create(); 
    17.   
  
  
  17.     } 
    18.   
  
  
  18.     public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable { 
    19.   
  
  
  19.         System.out.println("調(diào)用前"); 
    20.   
  
  
  20.         Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects); // 執(zhí)行方法調(diào)用 
    21.   
  
  
  21.         System.out.println("調(diào)用后"); 
    22.   
  
  
  22.         return result; 
    23.   
  
  
  23.     } 
    24.   
  
  
  24. } 
    25.   
  
  
  25. public static void main(String[] args) { 
    26.   
  
  
  26.     // cglib 動(dòng)態(tài)代理調(diào)用 
    27.   
  
  
  27.     CglibProxy proxy = new CglibProxy(); 
    28.   
  
  
  28.     Panda panda = (Panda)proxy.getInstance(new Panda()); 
    29.   
  
  
  29.     panda.eat(); 
    30.   
  
  
  30. } 
    31.

[[323940]]

以上程序執(zhí)行的結(jié)果：

 
 
 
    
  
  
  
  1. 調(diào)用前 
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. The panda is eating 
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. 調(diào)用后 
    6.

由以上代碼可以知道，cglib 的調(diào)用通過(guò)實(shí)現(xiàn) MethodInterceptor 接口的 intercept 方法，調(diào)用 invokeSuper 進(jìn)行動(dòng)態(tài)代理的。它可以直接對(duì)普通類進(jìn)行動(dòng)態(tài)代理，并不需要像 JDK 代理那樣，需要通過(guò)接口來(lái)完成，值得一提的是 Spring 的動(dòng)態(tài)代理也是通過(guò) cglib 實(shí)現(xiàn)的。

注意：cglib 底層是通過(guò)子類繼承被代理對(duì)象的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的，因此代理類不能是最終類(final)，否則就會(huì)報(bào)錯(cuò) java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass final class xxx。

相關(guān)面試題

1.動(dòng)態(tài)代理解決了什么問(wèn)題?

答：首先它是一個(gè)代理機(jī)制，如果熟悉設(shè)計(jì)模式中的代理模式，我們會(huì)知道，代理可以看作是對(duì)調(diào)用目標(biāo)的一個(gè)包裝，這樣我們對(duì)目標(biāo)代碼的調(diào)用不是直接發(fā)生的，而是通過(guò)代理完成，通過(guò)代理可以讓調(diào)用者與實(shí)現(xiàn)者之間解耦。比如進(jìn)行 RPC 調(diào)用，通過(guò)代理，可以提供更加友善的界面;還可以通過(guò)代理，做一個(gè)全局的攔截器。

2.動(dòng)態(tài)代理和反射的關(guān)系是什么?

答：反射可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理，但動(dòng)態(tài)代理還有其他的實(shí)現(xiàn)方式，比如 ASM(一個(gè)短小精悍的字節(jié)碼操作框架)、cglib 等。

3.以下描述錯(cuò)誤的是?

A：cglib 的性能更高B：Spring 中有使用 cglib 來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理C：Spring 中有使用 JDK 原生的動(dòng)態(tài)代理D：JDK 原生動(dòng)態(tài)代理性能更高

答：D

題目解析：Spring 動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：cglib 和 JDK 原生動(dòng)態(tài)代理。

4.請(qǐng)補(bǔ)全以下代碼?

 
 
 
    
  
  
  
  1. class MyReflect { 
    2.   
  
  
  2.     // 私有方法 
    3.   
  
  
  3.     private void privateMd() { 
    4.   
  
  
  4.         System.out.println("Private Method"); 
    5.   
  
  
  5.     } 
    6.   
  
  
  6. } 
    7.   
  
  
  7. class ReflectTest { 
    8.   
  
  
  8.     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException { 
    9.   
  
  
  9.         Class myClass = Class.forName("MyReflect"); 
    10.   
  
  
  10.         Object object = myClass.newInstance(); 
    11.   
  
  
  11.         // 補(bǔ)充此行代碼 
    12.   
  
  
  12.         method.setAccessible(true); 
    13.   
  
  
  13.         method.invoke(object); 
    14.   
  
  
  14.     } 
    15.   
  
  
  15. } 
    16.

[[323940]]

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(guò) getMethod() 方式，而是通過(guò) getDeclaredMethod() 獲取的。

5.cglib 可以代理任何類這句話對(duì)嗎?為什么?

答：這句話不完全對(duì)，因?yàn)?cglib 只能代理可以有子類的普通類，對(duì)于像最終類(final)，cglib 是不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的，因?yàn)?cglib 的底層是通過(guò)繼承代理類的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的，所以不能被繼承類無(wú)法使用 cglib。

6.JDK 原生動(dòng)態(tài)代理和 cglib 有什么區(qū)別?

答：JDK 原生動(dòng)態(tài)代理和 cglib 區(qū)別如下：

JDK 原生動(dòng)態(tài)代理是基于接口實(shí)現(xiàn)的，不需要添加任何依賴，可以平滑的支持 JDK 版本的升級(jí);

cglib 不需要實(shí)現(xiàn)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(dòng)態(tài)代理必須要通過(guò)接口來(lái)完成?

答：這是由于 JDK 原生設(shè)計(jì)的原因，來(lái)看動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)方法 newProxyInstance() 的源碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /** 
    2.   
  
  
  2.  * ...... 
    3.   
  
  
  3.  * @param   loader the class loader to define the proxy class 
    4.   
  
  
  4.  * @param   interfaces the list of interfaces for the proxy class to implement 
    5.   
  
  
  5.  * ...... 
    6.   
  
  
  6.  */ @CallerSensitivepublic static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, 
    7.   
  
  
  7.                                       Class[] interfaces, 
    8.   
  
  
  8.                                       InvocationHandler h) 
    9.   
  
  
  9.     throws IllegalArgumentException{// 省略其他代碼 
    10.

[[323940]]

來(lái)看前兩個(gè)參數(shù)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(shí)現(xiàn)列表

看了上面的參數(shù)說(shuō)明，我們就明白了，要使用 JDK 原生的動(dòng)態(tài)只能通過(guò)實(shí)現(xiàn)接口來(lái)完成。

總結(jié)

通過(guò)本文可以知道 JDK 原生動(dòng)態(tài)代理是使用反射實(shí)現(xiàn)的，但動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)方式不止有反射，還可以是 ASM(一個(gè)短小精悍的字節(jié)碼操作框架)、cglib(基于 ASM)等。其中 JDK 原生的動(dòng)態(tài)代理是通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)的，而 cglib 是通過(guò)子類實(shí)現(xiàn)的，因此 cglib 不能代理最終類(final)。而反射不但可以反射調(diào)用靜態(tài)方法，還可以反射調(diào)用普通方法和私有方法，其中調(diào)用私有方法時(shí)要設(shè)置 setAccessible 為 true。


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