反射之深入理解Constructor原理

Java知识学堂 2019-12-24 我要评论

知其然，知其所以然

0. 前言

在上一篇《反射从入门到精通之深入了解Class类》，我们深入分析了一下 Class 类的原理。在本篇文章，我们分析一下 Constructor 使用方法的原理。

1. Constructor

通过反射调用构造函数有两种方法：

调用无参构造函数：Class.newInstance()
调用带参数的构造函数：
通过 Class 类获取 Constructor
调用 Constructor 中的 newInstance(Object … initarges) 方法

具体可以详见《反射从0到入门》，知道了这些我们深入了解下 Constructor 中的 newInstance(Object … initarges) 方法。

1.1 newInstance

想要了解原理，第一步就是要看懂 jdk 的注释，newInstance 的注释如下：

（打扰了，看不懂这个，全剧终。。。）

别走，我来给你们翻译（Google 翻译真香）

使用 Constructor 代表构造函数，根据参数创建并且初始化一个实例。各个参数将自动拆箱以匹配原始形式参数，并且原始参数和引用参数必须根据需要进行方法调用转换。

要获取无参构造函数，参数长度可以为 0 或者是 null

调用非静态内部类，参数该。。。（此处不翻译）

访问通过并且参数检查成功，将继续进行实例化。如果构造函数的声明类没有初始化，需要初始化

构造函数完成，返回新创建并且初始化好的实例

根据小李这段粗糙的翻译中，可以得到下面几个关键的内容：

根据参数创建初始化实例，参数有匹配的规则；
获取无参构造函数，参数长度可以为 0 或者 null；
有访问权限并且对参数进行检查，需要获取到构造函数的声明类；

知道了这些我们来解读一下 newInstance() 的源码，看下图：

源码可以拆分为三块：

校验权限：校验权限就不在此分析了，大家可以自行查看源码
获取构造函数的声明类
创建实体

获取构造函数的声明类

构造函数声明类 ConstructorAccessor 是一个接口，如下图所示：

查看下接口的实现类如下结构（虚线代表实现接口，蓝色线代表继承，那白线是什么鬼？）

从图中可知实现类都是继承了 ConstructorAccessorImpl 抽象类，并且实现了 newInstance() 方法。

那到底使用哪个实现类那呢？咱们继续往下看

如果 ConstructorAccessor 已经被创建了，获取并赋值。如果没有则通过 newConstructorAccessor 方法创建 ConstructorAccessor。newConstructorAccessor 方法如下：

newConstructorAccessor 分为三部分：

检查是否初始化

这是反射工厂（ReflectionFactory）检查初始化状态，如果没有初始化会进行下面用红线圈上的操作。

那大概猜一下这块是做什么呢？

首先，inflation 字面理解是通胀或者膨胀，那 noInflation 按字面理解也是不膨胀。

Threshold 字面理解是阈值，inflationThreshold 按字面理解是通胀阈值，就是一个通胀的界限值。

按照字面理解可知 noInflation 来判断是否通胀，inflationThreshold 是一个通胀的界限值。

问问度娘，验证下咱们的结果：

JNI（Java Native Interface），通过使用 Java 本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。

猜的差不多，JVM 有两种方法来访问有关反射的类的信息，可以使用 JNI 读取器或者 Java 字节码存取器。inflationThreshold 是使用 JNI 存取器的次数，值为 0 表示永不从 JNI 存取器读取。如果想强制使用 Java 字节码存取器，可以设置 noInflation 为 true。

inflationThreshold 默认值是 15，如果不对 inflationThreshold 进行修改，JVM 访问反射的类的信息会先从 JNI 存取器读取 15次之后才会使用 Java 字节码存取器

这就可以解释通为什么要有一个初始化检测的操作了。

从这部分可以学到一些小知识：

我们可以使用 -D= 来设置系统属性，通过 System.getProperty("属性名称") 来获取属性值。

获取当前类的 Class 实例

根据条件获取 ConstructorAccessor

这么多 if 条件判断，不要慌，我来帮你分析一波：

第 1 步，校验在第二步获取的 Class 实例是不是抽象类，如果是抽象类就抛出异常。
第 2 步，判断是否是 Class 实例，因为 Class 实例的构造函数是 private，所以这块也需要抛出异常。
第 3 步，判断这个 Class 实例是否继承 ConstructorAccessorImpl，如果是父子关系，就调用 BootstrapConstructorAccessorImpl 创建 ConstructorAccessor，这个方法是调用 native 方法，底层用 c++ 实现的本地接口。
第 4 步，如果 noInflation 为 true 并且 Class 实例不是匿名的，需要调用 MethodAccessorGenerator.generateConstructor() 创建 ConstructorAccessor，具体的细节就不分析了，原理还是通过读取二进制文件，将 Class 实例加载进来，然后根据一些条件获取到想要的 Constructor。
第 5 步，上面的条件都不满足，就调用 NativeConstructorAccessorImpl，看下这个方法的源码：

调用次数和 inflationThreshold 比较，如果大于inflationThreshold（默认是 15 次），调用的方法是不是和第四步是相同的。

如果小于等于 inflationThreshold ，就要调用 newInstance0 方法，newInstance0 是 native 方法，调用的就是本地接口。

其实第一步初始化的时候就是为了在这里做铺垫呢。

到这里还没有完事，还有一个 DelegatingConstructorAccessorImpl 方法。

那这一块使用了一手代理模式，把 NativeConstructorAccessorImpl 放入到 DelegatingConstructorAccessorImpl 的 delegate 中。newInstance 调用的是 delegate 的 newInstance 方法。

还记得我最开始问白线是做什么的，这回解惑了吧。

内容有点多，我画个图带你们梳理一下：

图片链接

创建实例

上一步获取到了 ConstructorAccessor 的实现类，直接调用 newInstance 方法去创建实例。

2. 总结

我们回顾下前面的内容：

首先我们根据 jdk 提供的注释知道 newInstance 可以根据参数进行初始化并返回实例，想要获取实例必须要获取到构造函数的声明类 ConstructorAccessor ，随后我们就深入分析了 ConstructorAccessor 。

ConstructorAccessor 有一个抽象类 ConstructorAccessorImpl，其它的实现类需要继承 ConstructorAccessorImpl，分别是下面几个实现类：

InstantiationExceptionConstructorAccessorImpl：将异常信息存起来，调用 newInstance 会抛出 InstantiationException 异常。
BootstrapConstructorAccessorImpl：当需要创建的 Class 实例和 ConstructorAccessorImpl 是父子关系，就要返回 BootstrapConstructorAccessorImpl，调用的是底层的方法，通过 C++ 编写。
SerializationConstructorAccessorImpl：也是一个抽象类，当 JVM 从 Java字节码进行读取，会返回这个实现类。
NativeConstructorAccessorImpl：调用本地接口方法创建 ConstructorAccessor ，需要根据调用次数和inflationThreshold 做比较，inflationThreshold 的默认值是 15，可以通过-Dsun.reflect.inflationThreshold=来修改默认值。

当调用次数大于 15次的时候，JVM 从 Java字节码进行获取。反之，从本地接口进行获取。
DelegatingConstructorAccessorImpl：代理类，是 NativeConstructorAccessorImpl 的父类。