Java反射
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剛開(kāi)始學(xué)Java 一般不太會(huì)關(guān)注到反射，但是如果看很多框架的源碼，發(fā)現(xiàn)反射無(wú)處不在。最近一個(gè)業(yè)務(wù)需求中用了反射，感覺(jué)非常絲滑。
前文回顧（推薦點(diǎn)擊下方藍(lán)色鏈接閱讀）：
前言
魯班: ?什么是反射？
安琪拉: ?反射是Java 中提供的運(yùn)行期獲取對(duì)象信息的能力。先記住二個(gè)關(guān)鍵詞：運(yùn)行期、對(duì)象信息。
魯班: ?那為什么Java 需要反射呢？需要在運(yùn)行期獲取對(duì)象信息呢？
安琪拉: ?比如你希望調(diào)用某個(gè)對(duì)象的方法，例如下面這段代碼:
angela 對(duì)象你如果運(yùn)行期不知道它是否有dance 方法, 可以調(diào)用 getClass().getMethod("dance") 判斷一下。
魯班: ?那豈不是很弱雞，我可以直接調(diào) angela.dance() 方法啊！
安琪拉: ?你要用 angela.dance() 方法，包里是不是需要 import Angela 類，一定要有確定的Angela 對(duì)象，很多框架場(chǎng)景，是不知道目標(biāo)對(duì)象的Class類型的，要?jiǎng)討B(tài)獲取對(duì)象的類類型。
魯班: ?我知道了，反射就是運(yùn)行的時(shí)候知道這個(gè)對(duì)象能不能調(diào)某個(gè)方法。
安琪拉: ?不止如此，反射就是對(duì)于任意一個(gè)對(duì)象，我們能夠運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)它的方法和屬性。
魯班: ?為什么強(qiáng)調(diào)運(yùn)行時(shí)？
安琪拉: ? 因?yàn)槭蔷幾g期，類型是確定的，很多時(shí)候在拿不到確定的對(duì)象的屬性和值的時(shí)候，需要運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)用方法或獲取屬性。后面會(huì)介紹一個(gè)通用框架能力通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)的sample。
先說(shuō) Java 反射API相關(guān)的類有下面幾個(gè)：
這里可以引出一個(gè)很有意思的話題，Java 中一切皆對(duì)象，那Class 也是對(duì)象，另外所有對(duì)象都有對(duì)應(yīng)的Class(類)，Class(類)就像餅干模板，Object(對(duì)象)是根據(jù)Class(類) 做出的餅干，那JDK 加載時(shí)先有Class 還是先有Object 呢？如何加載 ？這個(gè)可以留個(gè)思考題。
真實(shí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景
魯班: ?那知道反射有什么用？對(duì)我平常寫(xiě) curd 有幫助嗎？
安琪拉: ?有幾點(diǎn)原因要知道反射，一個(gè)是一些框架代碼里面會(huì)有很多反射，例如， 我們經(jīng)常接觸的動(dòng)態(tài)代理， Spring的自定義注解。另外我們?nèi)绻Ｍ褟臉I(yè)務(wù)層代碼抽象出一些平臺(tái)能力，就可以用反射。
魯班: ?你這么說(shuō)沒(méi)有體感，能不能舉個(gè)例子?
安琪拉: ?那你繼續(xù)說(shuō)說(shuō)上次你的需求。
魯班：你說(shuō)我最近接到了一個(gè)需求啊，要在下路把對(duì)方每一波過(guò)來(lái)的小兵做標(biāo)注，只有遇到特定的小兵，我才開(kāi)火。
安琪拉: 那這些小兵有什么特點(diǎn)呢？你打算怎么精準(zhǔn)定位要開(kāi)火的小兵？
魯班：如果小兵身上的符文是紅色符文（除此以外，還有藍(lán)色符文和紫色符文），法術(shù)防御是魔法防御(除此以外,還有物理防御)，我只對(duì)這些小兵開(kāi)火，當(dāng)然咯，可能以后還需要對(duì)帶各種屬性組合的小兵進(jìn)行開(kāi)火打擊。
安琪拉: 需求我大概清楚了，你有思路了嗎？我們先把模型建立起來(lái)，如下圖所示，是小兵的模型
魯班：你上次說(shuō)了，寫(xiě)業(yè)務(wù)代碼的時(shí)候要考慮通用性和可擴(kuò)展性，但是這個(gè)功能也能用反射嗎？
安琪拉: ?我們拆解一下需求，希望對(duì)于指定對(duì)象，這個(gè)對(duì)象上具有指定屬性值或某些屬性值時(shí)，我們做一些后置業(yè)務(wù)處理。這個(gè)是我們做的業(yè)務(wù)邏輯抽象，這個(gè)就是設(shè)計(jì)能力。
安琪拉: ?我們列一下有幾個(gè)變量: ?對(duì)象不確定、提取的屬性不確定、 提取屬性的個(gè)數(shù)不確定、屬性值不確定，最后是要做的后續(xù)業(yè)務(wù)處理邏輯不確定。怎么把模型做的足夠通用呢？我們來(lái)設(shè)計(jì)一下。
魯班：但是產(chǎn)品給我這個(gè)需求就是判斷小兵對(duì)象的符文和防御屬性值啊？
安琪拉: ?如果只是按照產(chǎn)品的需求搞，以后有的改，所以索性一次把模型設(shè)計(jì)的通用。我們可以這么搞：
安琪拉: ?我們抽象后可以把這個(gè)服務(wù)叫做定位服務(wù)，如上所示，我們希望無(wú)論是什么對(duì)象，可以判斷對(duì)象的指定屬性值和預(yù)期值是否一致。這里用反射獲取到屬性的get 方法，然后調(diào)用get 方法獲取屬性值，和預(yù)期值做比較，這里 getReadMethod 方法為了方便說(shuō)明做了簡(jiǎn)化，很多情況沒(méi)寫(xiě)進(jìn)入，比如屬性是boolean 類型，get方法前綴是is，比如是父類或接口的方法等等。
魯班：這樣寫(xiě)有什么好處呢？
安琪拉: ?這樣就把原來(lái)的只對(duì)Batman 對(duì)象的屬性做判斷做了一層抽象，這樣以后類似的需求都可以滿足了。我們來(lái)做一下對(duì)比：
魯班：這二個(gè)方案都是判斷 batman（小兵）身上帶的 rune（符文）是不是紅色，如果是紅色，就開(kāi)火。但是新方案用了反射，有什么優(yōu)勢(shì)嗎？
安琪拉: ?實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景里面，規(guī)則往往比這個(gè)復(fù)雜很多，而且還會(huì)一直變化，怎么把方案做的通用性和可擴(kuò)展性更新，同時(shí)性能損耗減少到最少使我們要考慮的問(wèn)題。例如：產(chǎn)品經(jīng)理跟你說(shuō)，這次除了對(duì)batman（小兵）身上帶的 rune（符文）一定是紅色開(kāi)火，條件還要加一條必須盔甲是防法術(shù)傷害的才開(kāi)火，或者是二者滿足其中一條就開(kāi)火，除了batman（小兵）做判斷，也要對(duì)野怪、對(duì)方英雄做屬性值判斷。
魯班：你的意思是業(yè)務(wù)需求這么變，我用反射做了通用性功能，可以不需要重復(fù)寫(xiě)代碼嗎？
安琪拉: ?對(duì)呀。到時(shí)候你可以抽更多時(shí)間來(lái)研究?的技能。
魯班：用反射可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同對(duì)象做業(yè)務(wù)邏輯處理，我可以理解，但是你剛才說(shuō)的那些條件之前的業(yè)務(wù)規(guī)則，比如同時(shí)滿足，二者滿足其一就可以怎么能做到復(fù)用呢？
安琪拉: ? 你可以建一個(gè)規(guī)則表，一個(gè)條件表，規(guī)則表中有規(guī)則的場(chǎng)景、規(guī)則關(guān)聯(lián)的條件(可以多個(gè))，條件之前的關(guān)系。條件的關(guān)系你可以設(shè)計(jì)的靈活一些，支持四類：
simple ?簡(jiǎn)單條件，滿足一個(gè)屬性值就符合
and ? 多個(gè)條件都要滿足
or ? 多個(gè)條件滿足其中一個(gè)
expression ?表達(dá)式，如果上面都滿足不了，你還可以支持自定義表達(dá)式，例如: (A & B) | (C &D)
以上面的需求舉例，條件表存二條記錄，分別是
propertyKey="rune" , ?propertyValue= "red", conditionName=\"**\", conditionId=\"\"
propertyKey="armor" , ?propertyValue= "magic-defend", conditionName=\"**\", conditionId=\"\"
規(guī)則定為:
條件組: 條件1,條件2 ?
條件關(guān)系: and （代表?xiàng)l件都要滿足）
然后你的產(chǎn)品經(jīng)理需求變更了，你只需要新增規(guī)則和條件，或者修改規(guī)則表的記錄就可以了。
魯班：既然都說(shuō)到這個(gè)份上了，能給寫(xiě)段代碼嗎？干說(shuō)不練假把式
安琪拉: ?好的，如下圖代碼所示，這套帶有規(guī)則的反射可以應(yīng)付來(lái)自產(chǎn)品各種花樣需求了。
魯班：那規(guī)則表和條件表我都建在數(shù)據(jù)庫(kù)嗎？
安琪拉: ?有配置中心，可以把表建在配置中心，本地做份緩存, 沒(méi)有放在數(shù)據(jù)庫(kù)也可以，做好一致性。
魯班：并發(fā)量非常高的時(shí)候，反射不會(huì)影響程序的性能嗎？聽(tīng)說(shuō)反射很耗性能。
安琪拉: ?反射的確對(duì)性能有損耗，但你知道反射為什么影響性能嗎？性能主要損耗在哪里？
魯班：不知道。
反射性能問(wèn)題
安琪拉: ?反射影響性能是因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)，程序需要?jiǎng)討B(tài)解析的類型，例如Class.getDeclaredMethod 的時(shí)候方法方法的類型都是運(yùn)行時(shí)檢查，Java虛擬機(jī)也沒(méi)辦法優(yōu)化，每次Method 執(zhí)行都要從Class 類信息中加載，我們知道類的方法信息是放在單獨(dú)的方法區(qū)的，對(duì)象在堆區(qū)，但是相比于反射帶來(lái)的便利，如果不是高并發(fā)需要十分頻繁的調(diào)用，反射的性能損耗可以忽略，并且反射性能損耗也有方法優(yōu)化降低。
魯班：怎么優(yōu)化反射的性能損耗？
安琪拉: ?例如，我們前面每次調(diào) locateObject 時(shí)都需要查找Method，我們可以把第一次查找的 Method 緩存起來(lái)，下次就不需要再調(diào)Class.getDeclaredMethod了。我們可以看下Class.getDeclaredMethod 內(nèi)部處理邏輯，是比較耗性能的。
下圖是截取的一段源碼：
魯班：那如果我要用反射，這個(gè)性能問(wèn)題需要我自己做緩存嗎？
安琪拉: ?其實(shí)已經(jīng)有現(xiàn)成的框架想到了反射的性能問(wèn)題，因此可以直接用就好了。
魯班：啊。。。在哪里？
安琪拉: ?就是大名鼎鼎的 springframework 的 BeanUtils，我們上面的那段自己實(shí)現(xiàn)的獲取Method的代碼可以改寫(xiě)成如下這樣：
在BeanUtils中實(shí)現(xiàn)了Method 的緩存。
我們對(duì)反射做一個(gè)簡(jiǎn)單的性能測(cè)試, 對(duì)反射代碼執(zhí)行100萬(wàn)次，打印耗時(shí), 同時(shí)看Cpu、堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存占用情況：
性能指標(biāo)截圖如下:
CPU、內(nèi)存反射和常規(guī)內(nèi)存占用基本差別不到，100萬(wàn)次耗時(shí)多290ms左右，
100萬(wàn)次反射調(diào)用：?
299ms，多次執(zhí)行，在上下浮動(dòng)。因此使用Spring framework提供的BeanUtils 包，反射性能影響很少。
在阿里巴巴開(kāi)發(fā)規(guī)約有一條
【強(qiáng)制】避免用Apache Beanutils進(jìn)行屬性的copy。
說(shuō)明：Apache BeanUtils性能較差，可以使用其他方案比如Spring BeanUtils, Cglib BeanCopier，注意均是淺拷貝。
反例：[性能提升300%：Apache的BeanUtils的坑]
Apache BeanUtils 在類似copyProperties 方法實(shí)現(xiàn)機(jī)制上和Spring BeanUtils 略有不同，Apache BeanUtils 拷貝機(jī)制做了各種轉(zhuǎn)換和解析邏輯, 導(dǎo)致性能變差，大家使用的時(shí)候注意區(qū)分。
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