リフレクションにより、プログラム コードが JVM にロードされたクラスの内部情報にアクセスできるようになり、ソース コード内ではなく、作成中および実行中に選択されたクラスとコードを連携できるようになり、開発効率を運用効率に変える手段となります。このため、リフレクションは柔軟なアプリケーションを構築するための主要なツールになります。
リフレクションでは次のことが可能です:
ブラック テクノロジーを実現するためにいくつかのプライベート メソッドを呼び出します。たとえば、デュアル SIM テキスト メッセージの送信、ステータス バーの色の設定、電話の自動切断などです。
POのORM、Json解析などのシリアル化と逆シリアル化を実装します。
JDKでのSocketImplの実装など、クロスプラットフォーム互換性を実現
xmlやアノテーションを通じて、依存性注入(DI)、アノテーション処理、動的プロキシ、単体テストなどの機能が実装されます。 Retrofit、Spring、Dagger など
*.class ファイルでは、クラスは一連のロードと解析の後にバイト ストリームの形式で保存されます。実際にマッピングされるのは下の図の構造で、
javap
コマンドまたは IDE プラグインを使用してここで表示できます。
typedef struct { u4 magic;/*0xCAFEBABE*/ u2 minor_version; /*网上有表可查*/ u2 major_version; /*网上有表可查*/ u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; u2 access_flags; u2 this_class; u2 super_class; u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; //重要 u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; //重要 u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }ClassBlock;
定数プール: C の DATA セグメントや BSS セグメントと同様に、定数、文字列、メソッド名、その他の値またはシンボルのストレージを提供します (オフセット固定値を持つポインターとみなすことができます)
access_flags : Class
typedef enum { ACC_PUBLIC = 0x0001, ACC_FINAL = 0x0010, ACC_SUPER = 0x0020, ACC_INTERFACE = 0x0200, ACC_ACSTRACT = 0x0400 }AccessFlag
このクラス/スーパークラス/インターフェイスのフラグ変更: 定数プール内の実際のアドレスを指す、長さ u2 のポインター。リンクフェーズ中に逆参照されます。
filed: フィールド情報、構造は次のとおりです
typedef struct fieldblock { char *name; char *type; char *signature; u2 access_flags; u2 constant; union { union { char data[8]; uintptr_t u; long long l; void *p; int i; } static_value; u4 offset; } u; } FieldBlock;
メソッド: 記述子、access_flags、Code などのインデックスを提供し、定数プールを指します:
その構造は次のとおり、詳細はこちら
method_info { u2 access_flags; u2 name_index; //the parameters that the method takes and the //value that it return u2 descriptor_index; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }
以上具体内容可以参考 JVM文档 周志明的《深入理解Java虚拟机》,少见的国内精品书籍 一些国外教程的解析
クラスロードは主に2つのステップに分かれています
最初のステップはClassLoaderを介して読み取って接続することです
2番目のステップはクラスを初期化することです
<clinit>()
。
ClassLoader は、純粋な Java またはネイティブを通じて実装できるクラスのロード、接続、およびキャッシュに使用されます。 JVM のネイティブ コードでは、ClassLoader は内部でスレッドセーフな
HashTable<String,Class>
を維持します。これは、クラス バイト ストリームをデコードした後にキャッシュを実装するために使用されます。HashTable にキャッシュがすでに存在する場合は、キャッシュが直接返されます。それ以外の場合は、クラスの取得後 名前が作成された後、ファイルおよびネットワーク上のクラス バイト ストリームが JVM 内のネイティブ C 構造に逆シリアル化され、メモリが割り当てられ、ポインタが HashTable にキャッシュされます。
以下は配列以外の場合の ClassLoader のプロセスです
find/load: ファイルを C 構造体に逆シリアル化します。
クラス逆シリアル化プロセス
link: クラス構造定数プールに基づいてシンボルを逆参照します。例えば、オブジェクト計算のメモリ空間、メソッドテーブルの作成、ネイティブインボーカー、インターフェースメソッドテーブル、ファイナライザー関数など。
ClassLoaderがクラスのロードを完了すると、クラスが初期化されます。主に
<clinit()>
の静的コードセグメントと静的変数を実行します (ソースコードのシーケンスに応じて)。
public class Sample { //step.1 static int b = 2; //step.2 static { b = 3; } public static void main(String[] args) { Sample s = new Sample(); System.out.println(s.b); //b=3 } }
具体参考如下: When and how a Java class is loaded and initialized? The Lifetime of a Type
初期化が完了したら、オブジェクト
<init>
の構築ですが、この記事では説明しません。
リフレクションは Java で直接呼び出すことができますが、最後の呼び出しは依然としてネイティブ メソッドです。以下は、主流のリフレクション操作の実装です。
Class.forName は、
Class.forName("java.lang.String")
などのパッケージ名を通じて Class オブジェクトを検索できます。
JDK ソース コードの実装では、ネイティブ メソッド
forName0()
が JVM で呼び出される実際のメソッドは、ClassLoader プロセスと同じです。上で紹介されています。
4.2. getDeclaredFields の実装
findClassFromClassLoader()
メソッドが実際に JVM でのネイティブ メソッド
class.getDeclaredFields()
を呼び出すことがわかります。クラス構造情報、
getDeclaredFields0()
および
field_count
メモリを割り当て、
fields[]
のサイズに応じて配列を作成します 配列に対してforEachループを実行します
field_count
の情報を基にObjectオブジェクトを順番に作成します
fields[]
4.3 Method.invokeの実装
フレームを作成
フレーム内のJavaコードを実行
フレームをポップアップ
実行結果のポインタを返す
主要慢在如下方面 创建、计算、分配数组对象 对字段进行循环赋值
オブジェクトオブジェクトを作成し、領域を割り当てる
主要慢在如下方面 需要完全执行ByteCode而缺少JIT等优化 检查参数非常多,这些本来可以在编译器或者加载时完成
)を呼び出す
オブジェクトポインタを返す
<init>()
初次学习JVM时,不建议去看Android Art、Hotspot等重量级JVM的实现,它内部的防御代码很多,还有android与libcore、bionic库紧密耦合,以及分层、内联甚至能把编译器的语义分析绕进去,因此找一个教学用的、嵌入式小型的JVM有利于节约自己的时间。因为以前折腾过OpenWrt,听过有大神推荐过jamvm,只有不到200个源文件,非常适合学习。
在工具的选择上,个人推荐SourceInsight。对比了好几个工具clion,vscode,sublime,sourceinsight,只有sourceinsight对索引、符号表的解析最准确。
参考这里
ClassLoader0:native的classloader,在JVM中用C写的,用于加载rt.jar的包,在Java中为空引用。
ExtClassLoader: 用于加载JDK中额外的包,一般不怎么用
AppClassLoader: 加载自己写的或者引用的第三方包,这个最常见
例子如下
//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4b67cf4d //which class you create or jars from thirdParty //第一个非常有歧义,但是它的确是AppClassLoader ClassLoader.getSystemClassLoader(); com.test.App.getClass().getClassLoader(); Class.forName("ccom.test.App").getClassLoader() //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@66d3c617 //Class loaded in ext jar Class.forName("sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService") //null, class loaded in rt.jar String.class.getClassLoader() Class.forName("java.lang.String").getClassLoader() Class.forName("java.lang.Class").getClassLoader() Class.forName("apple.launcher.JavaAppLauncher").getClassLoader()
最后就是
getContextClassLoader()
,它在Tomcat中使用,通过设置一个临时变量,可以向子类ClassLoader去加载,而不是委托给ParentClassLoader
ClassLoader originalClassLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); try { Thread.currentThread().setContextClassLoader(getClass().getClassLoader()); // call some API that uses reflection without taking ClassLoader param } finally { Thread.currentThread().setContextClassLoader(originalClassLoader); }
最后还有一些自定义的ClassLoader,实现加密、压缩、热部署等功能,这个是大坑,晚点再开。
在Stackoverflow上认为反射比较慢的程序员主要有如下看法
验证等防御代码过于繁琐,这一步本来在link阶段,现在却在计算时进行验证
产生很多临时对象,造成GC与计算时间消耗
由于缺少上下文,丢失了很多运行时的优化,比如JIT(它可以看作JVM的重要评测标准之一)
当然,现代JVM也不是非常慢了,它能够对反射代码进行缓存以及通过方法计数器同样实现JIT优化,所以反射不一定慢。
更重要的是,很多情况下,你自己的代码才是限制程序的瓶颈。因此,在开发效率远大于运行效率的的基础上,大胆使用反射,放心开发吧。
以上就是Java反射在JVM的实现 的内容,更多相关内容请关注PHP中文网(www.php.cn)!