Spring中的反射与反射的原理，案例详解
在⼀⽂中提到 Spring 在创建 Bean 实例和依赖注⼊时使⽤了反射，本⽂来具体分析⼀下 Spring 中的反射以及反射的原理。
⼀、Spring 中的反射
1.1、创建 Bean 实例时的反射
// 通过类加载器，根据 class 路径，得到其类对象
Class<?> clz = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("org.deppwang.litespring.v1.service.PetStoreService");
// 根据类对象⽣成 Bean 实例
wInstance();
这⾥也要注意：光理论是不够的，记住：Java架构项⽬经验永远是核⼼，如果你没有最新JAVA架构实战
教程及⼤⼚30k+⾯试宝典，可以去⼩编的Java架构学习.裙：七吧伞吧零⽽⾐零伞（数字的谐⾳）转换下可以到了，⾥⾯很多新JAVA架反射体现在wInstance()；中，核⼼代码可分为两部分：
1、利⽤反射获取当前类 PetStoreService 的所有构造⽅法信息（Constructor 对象）
// java.lang.Class.java
// 调⽤ native ⽅法，此时 publicOnly 为 false
res = getDeclaredConstructors0(publicOnly);
// native ⽅法，从 jvm 中的 class ⽂件中获取构造⽅法信息，再转换为 Constructor 对象
private native Constructor<T>[] getDeclaredConstructors0(boolean publicOnly);
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2、利⽤反射通过默认构造⽅法⽣成实例
// flect.NativeConstructorAccessorImpl.java
// 调⽤ native ⽅法，var1 代表构造⽅法的参数，此时为 null
return newInstance0(this.c, var1);
// native ⽅法，真正⽣成实例的⽅法，执⾏ class ⽂件的构造⽅法 <init>
private static native Object newInstance0(Constructor<?> var0, Object[] var1);
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1.2、构造⽅法依赖注⼊时的反射
// 通过反射获取当前类所有的构造⽅法信息（Constructor 对象）
Constructor<?>[] candidates = DeclaredConstructors();
// 设置构造⽅法参数实例
Object[] argsToUse = new Object[parameterTypes.length];
argsToUse[i] = (i));
// 使⽤带有参数的 Constructor 对象实现实例化 Bean。此时使⽤反射跟上⾯⼀样（newInstance0），只是多了参数
wInstance(argsToUse);
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1.3、setter() ⽅法依赖注⼊时的反射
// 通过反射获取当前类所有的⽅法信息（Method 对象）
Method[] methods = Class().getDeclaredMethods();
// 获得⽅法参数实例
Object propertyBean = getBean(propertyName);
// 通过反射执⾏调⽤ setter() ⽅法。invoke：调⽤⽅法，propertyBean 作为⽅法的参数
method.invoke(bean, propertyBean);
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/
/ java.lang.Class.java
// 调⽤ native ⽅法，publicOnly 为 false
getDeclaredMethods0(publicOnly);
// native ⽅法，从 jvm 中的 class ⽂件中获取⽅法信息，再转换为 Method
private native Method[]      getDeclaredMethods0(boolean publicOnly);
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method.invoke(bean, propertyBean); 中的核⼼代码：
// flect.NativeMethodAccessorImpl.java
// 调⽤ native ⽅法，var1: bean、var2: propertyBean
return hod, var1, var2);
// native ⽅法，运⾏ class ⽂件中的字节码指令
private static native Object invoke0(Method var0, Object var1, Object[] var2);
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1.4、@Autowired 依赖注⼊时的反射
// 通过反射得到当前类所有的字段信息（Field 对象）
Field[] fields = Class().getDeclaredFields();
// 判断字段是否有 @Autowired 注解
Annotation ann = Annotation(Autowired.class);
// 设置字段可连接，相当于将⾮ public（private、default、protect）更改为 public
field.setAccessible(true);
// 通过反射设置字段的值
field.set(bean, Name()));
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// java.lang.Class.java
// 调⽤ native ⽅法，此时 publicOnly 为 false
getDeclaredFields0(publicOnly);
// native ⽅法，从 jvm 中获取 class ⽂件的字段信息，再转换为 Field
private native Field[]      getDeclaredFields0(boolean publicOnly);
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field.set(bean, Name())); 中的核⼼代码：
// flect.UnsafeObjectFieldAccessorImpl.java
// 调⽤ native ⽅法，将⽬标对象 var1 指定偏移量 fieldOffset 处的字段值设置（修改）为 var2。var1 为 bean, var2 为参数实例
unsafe.putObject(var1, this.fieldOffset, var2);
// sun.misc.Unsafe.java
// native ⽅法，直接修改堆中对象字段的数据
public native void putObject(Object var1, long var2, Object var4);
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⼆、class ⽂件与类对象
class ⽂件由 java ⽂件编译⽽来，class ⽂件包含字段表、⽅法表、<init>⽅法（构造⽅法）等。
当类加载器将 class ⽂件加载进虚拟机元数据区（⽅法区，jdk1.7）时，虚拟机创建⼀个与之对应的类对象（Class 实例）。并将 class ⽂件由存放在磁盘的静态结构转换为存放在内存的运⾏时结构。
我们可以认为⼀个类（class ⽂件）对应⼀个类对象，当前类的所有对象共⽤⼀个类对象。类对象作为访问存放在 jvm 的 class ⽂件的⼊⼝。
package java.lang;
import flect.Field;
import flect.Method;
import flect.Constructor;
public final class Class<T> {
private native Field[]      getDeclaredFields0(boolean publicOnly);
private native Method[]      getDeclaredMethods0(boolean publicOnly);
private native Constructor<T>[] getDeclaredConstructors0(boolean publicOnly);
// ReflectionData 缓存反射对象
private static class ReflectionData<T> {
volatile Field[] declaredFields;
volatile Field[] publicFields;
volatile Method[] declaredMethods;
volatile Method[] publicMethods;
volatile Constructor<T>[] declaredConstructors;
volatile Constructor<T>[] publicConstructors;
...
}
}
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2.1、获得类对象的⽅式
// 1、通过对象
Class cls = Class();
/
/ Object.java
public final native Class<?> getClass();
// 2、通过类加载器
Class cls = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("org.deppwang.litespring.v1.service.PetStoreService");
// 3、通过 Class 类，本质上也是通过类加载器
Class cls = Class.forName("org.deppwang.litespring.v1.service.PetStoreService");
// Class.java
private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,
ClassLoader loader,
Class<?> caller)
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三、反射⽅法
以下是常⽤的反射⽅法。
3.1、Feild 相关
Field[] fields = Fields(); // 获取所有公共的 Field（包括⽗类）
Field[] fields = DeclaredFields(); // 获取当前类的所有 Field（不包括⽗类），包括公共和⾮公共
Field field = DeclaredField("fieldName"); // 指定获取当前类某个 Field
field.set(Object, Object); // 设置（修改）字段值
<(Object); // 获取字段值
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<(Object) 核⼼代码：
// 调⽤ native ⽅法，获取字段对应的值
Object(var1, this.fieldOffset);
// native ⽅法，从堆中获取对象指定位置的对象
public native Object getObject(Object var1, long var2);
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3.2、Method 相关
Method[] methods = Methods(); // 获取所有公共的 Method（包括⽗类）
Method[] methods = DeclaredMethods(); // 获取当前类的所有 Method（不包括⽗类），包括公共和⾮公共
method.invoke(Object instance, parameters); // 运⾏⽅法
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运⾏⽅法使⽤场景：要么是修改对象的数据，如 void setter() ⽅法；要么是获得执⾏⽅法的返回结果。
String result = method.invoke().toString();
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3.3、Constructor 相关
Constructor<?>[] constructors = Constructors(); // 获取所有公共的 Constructor（包括⽗类）
Constructor<?>[] constructors = DeclaredConstructors(); // 获取当前类的所有Constructor（不包括⽗类），包括公共和⾮公共
< parameters); // 运⾏构造⽅法
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当没有明确编写构造⽅法，Java 编译器将为该类构建⼀个默认构造函数<init>
四、native ⽅法
Java 1.1 新增「Java 本地接⼝」(Java Native Interface，JNI)，JNI 是⼀种包容极⼴的编程接⼝，允许我们从 Java 应⽤程序⾥调⽤ native ⽅法，native ⽅法由其它语⾔（C 、C++ 或汇编语⾔等）编写。native ⽅法⽤于实现 Java ⽆法处理的功能。
4.1、简单⽰例
⼀个在 Java 中使⽤ Java 本地接⼝（JNI）的简单⽰例。
环境：jdk8、macOS 10.15
// Main.java
public class Main {
public native int intMethod(int i);
static {
// 启动时载⼊ libMain.dylib
System.loadLibrary("Main");
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(new Main().intMethod(2));
}
}
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// Main.c:
// 将 Main.h 引⼊
#include "Main.h"
// 相当于继承 "Main.h" 的 Java_Main_intMethod
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Main_intMethod(
JNIEnv *env, jobject obj, jint i)
{java反射获取父类属性
return i * i;
}
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编译与运⾏:
// 同时⽣成 Main.class 和 Main.h
javac Main.java -h .
// 根据 Main.c ⽣成 libMain.dylib
gcc -dynamiclib -O3 \
-I/usr/include \
-I$JAVA_HOME/include \
-I$JAVA_HOME/include/darwin \
Main.c -o libMain.dylib
// 指定 library 的路径为当前路径
java -cp . -Djava.library.path=$(pwd) Main
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输出:
4
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/* Main.h .h 作为头⽂件*/
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class Main */
#ifndef _Included_Main
#define _Included_Main
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class:    Main
* Method:    intMethod
* Signature: (I)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Main_intMethod
(JNIEnv *, jobject, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
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javac Main.java -h .
// 可拆分为两个命令
javac Main.java
javah -jni Main
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4.2、原理
运⾏ Main.class 时，将 libMain.dylib 载⼊虚拟机，JVM 调⽤ libMain.dylib 的 Java_Main_intMethod，传⼊参数，libMain.dylib 由系统直接运⾏，返回结果。
*env ⽤于将 java 类型数据与本地（此处为 C 语⾔）类型数据之间的转换
jint 还是 Java 数据类型，Java 基本数据类型可以映射（使⽤），不⽤通过 *env 转换
/*C code*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_MethodName
(JNIEnv *env, jobject obj, jstring javaString)
{
/*Get the native string from javaString*/
const char *nativeString = (*env)->GetStringUTFChars(env, javaString, 0);
/*Do something with the nativeString*/
/*DON'T FORGET THIS LINE*/
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, javaString, nativeString);
}
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4.3、参考
五、总结
反射反射，哪⾥体现反射字⾯意思？
可以这么理解，通过 native ⽅法得到反射对象，操作反射对象，像镜⼦⼀样，将反射到原对象上。
我们发现，反射和 native ⽅法的关系：
获取字段、⽅法、构造⽅法对象，native() ⽅法实现
获取字段值、设置修改字段值，native() ⽅法实现
运⾏⽅法，native() ⽅法实现
运⾏构造⽅法，native() ⽅法实现
我们可以得出结论，反射由 native ⽅法实现。
我们说通过反射实现⼀个功能，我们也可以说
通过反射⽅法实现
通过反射 API 实现
通过 native ⽅法实现
反射是⼀种⾮常规（native ⽅法实现）⽅式获取 class ⽂件信息、运⾏ class ⽂件字节码指令和操作对象数据的能⼒。
⼀句话总结：反射是⼀种运⾏时获取和修改对象数据的能⼒。
关于运⾏时：Java 是静态语⾔，先编译，后运⾏。编译时不执⾏代码，代码都是运⾏时执⾏。
最后注意：光理论是不够的，记住：Java架构项⽬经验永远是核⼼，如果你没有最新JAVA架构实战教程及⼤⼚30k+⾯试宝典，可以去⼩编的Java架构学习.裙：七吧伞吧零⽽⾐零伞（数字的谐⾳）转换下可以到了，⾥⾯很多新JAVA架构项⽬教程，还可以跟⽼司机交流讨教！
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