Java反射机制探秘

概述

赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。

反射

本质其实就是根据 符号 拿到符号表以及直接地址 进行调用。

反射调用的实现原理

public final class Method extends Executable {
  ...
  public Object invoke(Object obj, Object... args) throws ... {
    ... // 权限检查
    MethodAccessor ma = methodAccessor;
    if (ma == null) {
      ma = acquireMethodAccessor();
    }
    return ma.invoke(obj, args);
  }
}

• 委派给了 MethodAccessor 接口实现，
• MethodAccessor 接口提供了两种实现，一种是本地方法实现，另一种是 Java 实现

那么如何拿到执行地址呐？有两种方式：

考虑到许多反射调用仅会执行一次，Java 虚拟机设置了一个阈值 15（可以通过 -Dsun.reflect.inflationThreshold= 来调整），当某个反射调用的调用次数在 15 之下时，采用本地实现；当达到 15 时，便开始动态生成字节码，并将委派实现的委派对象切换至动态实现，这个过程我们称之为 Inflation。

刚开始生成字节码比较耗时，但是随着 JIT 的即时编译，会越来越快

反射调用的开销

1. 变长参数方法导致的 Object 数组
   • 由于 Method.invoke 是一个变长参数方法，在字节码层面它的最后一个参数会是 Object 数组（。Java 编译器会在方法调用处生成一个长度为传入参数数量的 Object 数组，并将传入参数一一存储进该数组中
2. 基本类型的自动装箱、拆箱
   • 由于 Object 数组不能存储基本类型，Java 编译器会对传入的基本类型参数进行自动装箱
3. 最重要的方法内联
   • 由于 Java 虚拟机的关于上述调用点的类型 profile（注：对于 invokevirtual 或者 invokeinterface，Java 虚拟机会记录下调用者的具体类型，我们称之为类型 profile）无法同时记录这么多个类，因此可能造成所测试的反射调用没有被内联的情况

Method.invoke一直会被内联，但是它里面的 MethodAccesor.invoke 则不一定。
实际上，在C2编译之前循环代码已经运行过非常多次，也就是说MethodAccesor.invoke已经看到多次调用至target()的动态实现。在profile里会显示为有target1，有target2，但是profile不完整，即还有一大部分的调用者类型没有记录。
这时候C2会选择不inline这个MethodAccesor.invoke调用，直接做虚调用。

参考

JVM系列之：JVM是如何实现反射的