一、反射的用法
1、如何获取Class反射类
（1）通过getClass方法：
Proxy proxy = new ProxyImpl();
Class proxyClazz = proxy.getClass();
（2）通过Class.forName方法
Proxy proxy = new ProxyImpl();
Class proxyClazz = Class.forName("com.dh.yjt.SpringBootDemo.test.Reflect.Proxy");
（3）通过.class
Proxy proxy = new ProxyImpl();
Class proxyClazz = Proxy.class;
2、获取类型信息
反射的一大好处就是可以允许我们在运行期间获取对象的类型信息，例如需要再运行期间获取对象方法信息，并执行该方法，可以通过以下方式：
首先创建一个接口及其实现类，其中实现类的中方法可见性为不同级别：
class ProxyImpl implements Proxy{
public void run(){
System.out.println("run");
}
public void publicFun(){
System.out.println("publicFun");
}
private void privateFun(){
System.out.println("privateFun");
}
void packageFun(){
System.out.println("packageFun");
}
protected void protectedFun(){
System.out.println("protectedFun");
}
}
interface Proxy{
public void run();
}
然后可以通过反射获取对象中的方法并执行：
@Test
public void fun() throws Exception {
Proxy proxy = new ProxyImpl();
proxy.run();
callHiddenMethod(proxy,"publicFun");
callHiddenMethod(proxy,"privateFun");
callHiddenMethod(proxy,"packageFun");
callHiddenMethod(proxy,"protectedFun");
} void callHiddenMethod(Object a, String methodName) throws Exception {
Method g = a.getClass().getDeclaredMethod(methodName);//根据名称获取声明的方法
g.setAccessible(true);//设置可见性
g.invoke(a);//执行方法，入参为该对象
}
输出结果：
run
publicFun
privateFun
packageFun
protectedFun
可以看出，通过反射可以执行对象的所有可见性的方法。
二、反射实现原理
1、获取Method对象
从上面的案例可以看出，调用Class类的getDeclaredMethod可以获取指定方法名和参数的方法对象Method：
@CallerSensitive
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException {
checkMemberAccess(Member.DECLARED, Reflection.getCallerClass(), true);
Method method = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(false), name, parameterTypes);
if (method == null) {
throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + name + argumentTypesToString(parameterTypes));
}
return method;
}
其中privateGetDeclaredMethods方法从缓存或JVM中获取该Class中声明的方法列表，searchMethods方法将从返回的方法列表里找到一个匹配名称和参数的方法对象。
private Method[] privateGetDeclaredMethods(boolean publicOnly) {
checkInitted();
Method[] res;
ReflectionData<T> rd = reflectionData();//获取reflectionData，其中缓存了该类的方法、变量等信息
if (rd != null) {//如果不为空，则返回reflectionData中保存的方法列表
res = publicOnly ? rd.declaredPublicMethods : rd.declaredMethods;
if (res != null) return res;
}
// No cached value available; request value from VM
//如果缓存中不存在，则从JVM中获取
res = Reflection.filterMethods(this, getDeclaredMethods0(publicOnly));
if (rd != null) {
if (publicOnly) {
rd.declaredPublicMethods = res;
} else {
rd.declaredMethods = res;
}
}
return res;
}
其中reflectionData()方法实现如下：
private ReflectionData<T> reflectionData() {
SoftReference<ReflectionData<T>> reflectionData = this.reflectionData;//获取当前Class对象的reflectionData
int classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
ReflectionData<T> rd;
//如果reflectionData不为空则返回
if (useCaches && reflectionData != null &&
(rd = reflectionData.get()) != null &&
rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
return rd;
}
// else no SoftReference or cleared SoftReference or stale ReflectionData
// -> create and replace new instance
//否则创建新的reflectionData
return newReflectionData(reflectionData, classRedefinedCount);
}
从reflectionData()方法实现可以看出：reflectionData对象是SoftReference类型的，说明在内存紧张时可能会被回收，不过也可以通过-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB参数控制回收的时机，只要发生GC就会将其回收，如果reflectionData被回收之后，又执行了反射方法，那只能通过newReflectionData方法重新创建一个这样的对象了，
private ReflectionData<T> newReflectionData(SoftReference<ReflectionData<T>> oldReflectionData, int classRedefinedCount) {
if (!useCaches) return null;//不使用缓存，则返回空
while (true) {
ReflectionData<T> rd = new ReflectionData<>(classRedefinedCount);
// try to CAS it...
//通过CAS操作
if (Atomic.casReflectionData(this, oldReflectionData, new SoftReference<>(rd))) {
return rd;
}
// else retry
oldReflectionData = this.reflectionData;
classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
if (oldReflectionData != null &&
(rd = oldReflectionData.get()) != null &&
rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
return rd;
}
}
}
其中ReflectionData定义如下：
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;
// Intermediate results for getFields and getMethods
volatile Field[] declaredPublicFields;
volatile Method[] declaredPublicMethods;
volatile Class<?>[] interfaces;
// Value of classRedefinedCount when we created this ReflectionData instance
final int redefinedCount;
ReflectionData(int redefinedCount) {
this.redefinedCount = redefinedCount;
}
}
总结：在privateGetDeclaredMethods方法中，如果通过reflectionData()获得的ReflectionData对象不为空，则尝试从ReflectionData对象中获取declaredMethods属性，如果是第一次，或则被GC回收之后，重新初始化后的类属性为空，则需要重新到JVM中获取一次，并赋值给ReflectionData，下次调用就可以使用缓存数据了。
searchMethods方法将从返回的方法列表里找到一个匹配名称和参数的方法对象： private static Method searchMethods(Method[] methods, String name, Class<?>[] parameterTypes) {
Method res = null;
String internedName = name.intern();
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
Method m = methods[i];
if (m.getName() == internedName
&& arrayContentsEq(parameterTypes, m.getParameterTypes())
&& (res == null
|| res.getReturnType().isAssignableFrom(m.getReturnType())))
res = m;
}
return (res == null ? res : getReflectionFactory().copyMethod(res));
}
如果找到一个匹配的Method，则重新copy一份返回，即Method.copy()方法：
Method copy() {
if (this.root != null)
throw new IllegalArgumentException("Can not copy a non-root Method");
Method res = new Method(clazz, name, parameterTypes, returnType,
exceptionTypes, modifiers, slot, signature,
annotations, parameterAnnotations, annotationDefault);
res.root = this;
// Might as well eagerly propagate this if already present
res.methodAccessor = methodAccessor;
return res;
}
防止坑1：从代码中可以看出，每次调用getDeclaredMethod方法返回的Method对象其实都是一个新的对象，且新对象的root属性都指向复制前的Method对象，如果需要频繁调用，最好把Method对象缓存起来。
2、执行method
获取到指定的方法对象Method之后，就可以调用它的invoke方法了，invoke实现如下：
public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
}
}
MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
return ma.invoke(obj, args);
}
这里的MethodAccessor对象是invoke方法实现的关键，一开始methodAccessor为空，需要调用acquireMethodAccessor生成一个新的MethodAccessor对象，MethodAccessor本身就是一个接口，实现如下：
private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
// First check to see if one has been created yet, and take it
// if so
MethodAccessor tmp = null;
if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();
if (tmp != null) {
methodAccessor = tmp;
} else {
// Otherwise fabricate one and propagate it up to the root
tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
setMethodAccessor(tmp);
}
return tmp;
}
在acquireMethodAccessor方法中，主要通过ReflectionFactory类的newMethodAccessor创建一个实现了MethodAccessor接口的对象，实现如下：
public MethodAccessor newMethodAccessor(Method var1) {
checkInitted();
if (noInflation && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(var1.getDeclaringClass())) {
return (new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(var1.getDeclaringClass(), var1.getName(), var1.getParameterTypes(), var1.getReturnType(), var1.getExceptionTypes(), var1.getModifiers());
} else {
NativeMethodAccessorImpl var2 = new NativeMethodAccessorImpl(var1);
DelegatingMethodAccessorImpl var3 = new DelegatingMethodAccessorImpl(var2);
var2.setParent(var3);
return var3;
}
}
在ReflectionFactory类中，有2个重要的字段：noInflation(默认false)和inflationThreshold(默认15)，在checkInitted方法中可以通过-Dsun.reflect.inflationThreshold=xxx和-Dsun.reflect.noInflation=true对这两个字段重新设置，而且只会设置一次；
如果noInflation为false，方法newMethodAccessor都会返回DelegatingMethodAccessorImpl对象，DelegatingMethodAccessorImpl的类实现：
class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
private MethodAccessorImpl delegate;
DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl var1) {
this.setDelegate(var1);
}
public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
return this.delegate.invoke(var1, var2);
}
void setDelegate(MethodAccessorImpl var1) {
this.delegate = var1;
}
}
DelegatingMethodAccessorImpl对象就是一个代理对象，负责调用被代理对象delegate的invoke方法，其中delegate参数目前是NativeMethodAccessorImpl对象，所以最终Method的invoke方法调用的是NativeMethodAccessorImpl对象invoke方法，实现如下： public Object invoke(Object var1, Object[] var2) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold() && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(this.method.getDeclaringClass())) {
MethodAccessorImpl var3 = (MethodAccessorImpl)(new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(this.method.getDeclaringClass(),
this.method.getName(),
this.method.getParameterTypes(),
this.method.getReturnType(),
this.method.getExceptionTypes(),
this.method.getModifiers());
this.parent.setDelegate(var3);
}
return invoke0(this.method, var1, var2);
}
这里用到了ReflectionFactory类中的inflationThreshold，当delegate调用了15次invoke方法之后，如果继续调用就通过MethodAccessorGenerator类的generateMethod方法生成MethodAccessorImpl对象，并设置为delegate对象，这样下次执行Method.invoke时，就调用新建的MethodAccessor对象的invoke()方法了。
MethodAccessorImpl对象，因此会导致内存增涨参考：
1、Java反射机制应用实践 http://www.importnew.com/24042.html
2、深入分析Java方法反射的实现原理 https://www.jianshu.com/p/3ea4a6b57f87
3、假笨说-从一起GC血案谈到反射原理 https://mp.weixin.qq.com/s/5H6UHcP6kvR2X5hTj_SBjA?