Java反射進階—聊聊反射的幾個問題
前言
昨天有朋友反映好多反射知識沒說到，所以今天算是補充篇，一起看看反射的進階知識點。
反射可以修改final類型成員變量嗎?
final我們應該都知道，修飾變量的時候代表是一個常量，不可修改。那利用反射能不能達到修改的效果呢?
我們先試著修改一個用final修飾的String變量。
- public class User {
- private final String name = "Bob";
- private final Student student = new Student();
- public String getName() {
- return name;
- }
- public Student getStudent() {
- return student;
- }
- }
- User user = new User();
- Class clz = User.class;
- Field field1 = null;
- try{
- field1=clz.getDeclaredField("name");
- field1.setAccessible(true);
- field1.set(user,"xixi");
- System.out.println(user.getName());
- }catch(NoSuchFieldException e){
- e.printStackTrace();
- }catch(IllegalAccessException e){
- e.printStackTrace();
- }
打印出來的結果，還是Bob，也就是沒有修改到。
我們再修改下student變量試試：
- field1 = clz.getDeclaredField("student");
- field1.setAccessible(true);
- field1.set(user, new Student());
- 打印：
- 修改前com.example.studynote.reflection.Student@77459877
- 修改后com.example.studynote.reflection.Student@72ea2f77
可以看到，對于正常的對象變量即使被final修飾也是可以通過反射進行修改的。
這是為什么呢?為什么String不能被修改，而普通的對象變量可以被修改呢?
先說結論，其實String值也被修改了，只是我們無法通過這個對象獲取到修改后的值。
這就涉及到JVM的內聯優化了：
內聯函數，編譯器將指定的函數體插入并取代每一處調用該函數的地方(上下文)，從而節省了每次調用函數帶來的額外時間開支。
簡單的說，就是JVM在處理代碼的時候會幫我們優化代碼邏輯，比如上述的final變量，已知final修飾后不會被修改，所以獲取這個變量的時候就直接幫你在編譯階段就給賦值了。
所以上述的getName方法經過JVM編譯內聯優化后會變成：
- public String getName() {
- return "Bob";
- }
所以無論怎么修改，都獲取不到修改后的值。
有的朋友可能提出直接獲取name呢?比如這樣：
- //修改為public
- public final String name = "Bob";
- //反射修改后，打印user.name
- field1=clz.getDeclaredField("name");
- field1.setAccessible(true);
- field1.set(user,"xixi");
- System.out.println(user.name);
不好意思，還是打印出來Bob。這是因為System.out.println(user.name)這一句在經過編譯后，會被寫成：
- System.out.println(user.name)
- //經過內聯優化
- System.out.println("Bob")
所以：
「反射是可以修改final變量的，但是如果是基本數據類型或者String類型的時候，無法通過對象獲取修改后的值，因為JVM對其進行了內聯優化。」
那有沒有辦法獲取修改后的值呢?
有，可以通過反射中的Field.get(Object obj)方法獲取：
- //獲取field對應的變量在user對象中的值
- System.out.println("修改后"+field.get(user));
反射獲取static靜態變量
說完了final，再說說static，怎么修改static修飾的變量呢?
我們知道，靜態變量是在類的實例化之前就進行了初始化(類的初始化階段)，所以靜態變量是跟著類本身走的，跟具體的對象無關，所以我們獲取變量就不需要傳入對象，直接傳入null即可：
- public class User {
- public static String name;
- }
- field2 = clz.getDeclaredField("name");
- field2.setAccessible(true);
- //獲取靜態變量
- Object getname=field2.get(null);
- System.out.println("修改前"+getname);
- //修改靜態變量
- field2.set(null, "xixi");
- System.out.println("修改后"+User.name);
如上述代碼：
- Field.get(null) 可以獲取靜態變量。
- Field.set(null,object) 可以修改靜態變量。
怎么提升反射效率
1、緩存重復用到的對象
利用緩存，其實我不說大家也都知道，在平時項目中用到多次的對象也會進行緩存，誰也不會多次去創建。
但是，這一點在反射中尤為重要，比如Class.forName方法，我們做個測試：
- long startTime = System.currentTimeMillis();
- Class clz = Class.forName("com.example.studynote.reflection.User");
- User user;
- int i = 0;
- while (i < 1000000) {
- i++;
- //方法1，直接實例化
- user = new User();
- //方法2，每次都通過反射獲取class，然后實例化
- user = (User) Class.forName("com.example.studynote.reflection.User").newInstance();
- //方法3，通過之前反射得到的class進行實例化
- user = (User) clz.newInstance();
- }
- System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
打印結果：
- 1、直接實例化
- 耗時：15
- 2、每次都通過反射獲取class，然后實例化
- 耗時：671
- 3、通過之前反射得到的class進行實例化
- 耗時：31
所以看出來，只要我們合理的運用這些反射方法，比如Class.forName，Constructor，Method，Field等，盡量在循環外就緩存好實例，就能提高反射的效率，減少耗時。
2、setAccessible(true)
之前我們說過當遇到私有變量和方法的時候，會用到setAccessible(true)方法關閉安全檢查。這個安全檢查其實也是耗時的。
所以我們在反射的過程中可以盡量調用setAccessible(true)來關閉安全檢查，無論是否是私有的，這樣也能提高反射的效率。
3、ReflectASM
ReflectASM 是一個非常小的 Java 類庫，通過代碼生成來提供高性能的反射處理，自動為 get/set 字段提供訪問類，訪問類使用字節碼操作而不是 Java 的反射技術，因此非常快。
ASM是一個通用的Java字節碼操作和分析框架。它可以用于修改現有類或直接以二進制形式動態生成類。
簡單的說，這是一個類似反射，但是不同于反射的高性能庫。他的原理是通過ASM庫，生成了一個新的類，然后相當于直接調用新的類方法，從而完成反射的功能。
感興趣的可以去看看源碼，實現原理比較簡單——https://github.com/EsotericSoftware/reflectasm。
「小總結：」經過上述三種方法，我想反射也不會那么可怕到大大影響性能的程度了，如果真的發現反射影響了性能以及實際使用的情況，也許可以研究下，是否是因為沒用對反射和沒有處理好反射相關的緩存呢?
反射原理
如果我們試著查看這些反射方法的源碼，會發現最終都會走到native方法中，比如
getDeclaredField方法會走到
- public native Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException;
那么在底層，是怎么獲取到類的相關信息的呢?
首先回顧下JVM加載Java文件的過程：
- 編譯階段，.java文件會被編譯成.class文件，.class文件是一種二進制文件，內容是JVM能夠識別的機器碼。
- .class文件里面依次存儲著類文件的各種信息，比如：版本號、類的名字、字段的描述和描述符、方法名稱和描述、是不是public、類索引、字段表集合，方法集合等等數據。
- 然后，JVM中的類加載器會讀取字節碼文件，取出二進制數據，加載到內存中，并且解析.class文件的信息。
- 類加載器會獲取類的二進制字節流，在內存中生成代表這個類的java.lang.Class對象。
- 最后會開始類的生命周期，比如連接、初始化等等。
而反射，就是去操作這個 java.lang.Class對象，這個對象中有整個類的結構，包括屬性方法等等。
總結來說就是，.class是一種有順序的結構文件,而Class對象就是對這種文件的一種表示，所以我們能從Class對象中獲取關于類的所有信息，這就是反射的原理。
說點無關本文的
最近有一些關于文章中分析源碼部分的想法，以前總想把源碼原封不動的搬上來，好讓大家線下也能找到相關的源碼然后通讀。
但是可能這樣不大現實?而且也造成了很多朋友讀文章的障礙，很可能當時一知半解，下來全部忘記，至少我就是這樣的哈哈。
所以可能在寫文章中涉及到源碼解析部分，盡量精簡寫出來，或者直接貼上偽代碼能更方便大家理解吧～
以后試一試。
拜拜
Android體系架構(連載文章、腦圖、面試專題)：https://github.com/JiMuzz/Android-Architecture
參考
https://juejin.cn/post/6844903905483030536 https://www.zhihu.com/question/46883050 https://juejin.cn/post/6917984253360177159 https://blog.csdn.net/PiaoMiaoXiaodao/article/details/79871313 https://www.cnblogs.com/coding-night/p/10772631.html
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