[Java] Reflection

Reflection이란?

Reflection이란 힙 영역에 로드된 Class 타입의 객체를 통해, 원하는 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있도록 지원하고, 인스턴스의 필드와 메소드를 접근 제어자와 상관 없이 사용할 수 있도록 지원하는 자바 API다.

여기서 말하는 로드된 Class는 JVM의 클래스 로더에서 클래스 파일에 대한 로딩을 완료한 후 해당 클래스의 정보를 담은 Class 타입의 객체를 생성하여 메모리의 힙 영역에 저장해 둔 것을 의미한다. (new 키워드를 통해 만든 객체와 다르다.)

컴파일 시간이 아닌 실행 시간에 동적으로 특정 클래스의 정보를 추출할 수 있는 프로그래밍 기법이라고 할 수 있다.

사용방법

Class 타입의 객체 가져오기

리플렉션을 사용하기 전, 힙 영역에 생성된 Class 타입의 객체를 가져와야한다.

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Class<Member> classMember = Member.class;

Member member = new Member();
Class<? extends Member> classMember2 = member.getClass();

Class<?> classMember3 = Class.forName("reflection.Member");

• 클래스명.Class
• 인스턴스.getClass()
• Class.forName("FQCN")
  • FQCN(Fully Qualified Class Name) : 해당 경로와 클래스

Reflection 사용하기

인스턴스 생성

Class 사용해서 생성자를 Constructor 타입으로 가져올 수 있다.

Constructor 는 java.lang.reflect 패키지에서 제공하는 클래스이며, 클래스 생성자에 대한 정보와 접근을 제공한다.

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Constructor<?> constructor = classMember.getConstructor();
constructor.setAccessible(true);

Object object = constructor.newInstance();
Member member = (Member)constructor.newInstance();

1. Constructor 획득 클래스객체.getConstructor()

2. private 생성자일 경우 접근 허용 Constructor객체.setAccessible(true)

3. 객체를 직접 생성 Constructor객체.newInstance()

• Object 타입으로 받아와지므로 타입 캐스팅을 사용한다.
• private 생성자로 객체를 생성하면 java.lang.IllegalAccessException 예외가 발생한다. 이럴 경우 setAccessable(true)를 사용하여 해결한다.

인스턴스 필드 사용

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Class<Member> classMember = Member.Class;
Member member = new Member("소연", 26);

Field[] fields = classMember.getFields();
Field[] fields2 = classMember.getDeclaredFileds();

for(Field field : fields) {
    field.setAccessible(true);
    String fieldInfo = field.getType() + ", " + field.getName() + " = " + field.get(member);
    System.out.println(fieldInfo);
}

Field name = classMember.getField("name");
Field name2 = classMember.getDeclaredField("name");

name.setAccessible(true);
name.set(member, "Soyeon");

• 인스턴스 변수 필드 목록 가져오기
  • 상속한 변수를 포함해서 접근지정자가 public인 변수들을 가져온다. Class객체.getFields()
  • 해당 클래스에만 선언된 변수들을 접근지정자에 상관없이 가져온다. Class객체.getDeclaredFields()
• 인스턴스 변수 필드 가져오기
  • 상속한 변수를 포함해서 접근지정자가 public인 변수를 가져온다. Class객체.getField("필드명")
  • 해당 클래스에만 선언된 변수를 접근지정자에 상관없이 가져온다. Class객체.getDeclaredField("필드명")
• private 필드일 경우 접근 허용 Field객체.setAccessible(true)
• 인스턴스 변수의 값 가져오기 Field객체.get(객체)
• 인스턴스 변수의 값 설정하기 Field객체.set(객체, 값)

인스턴스 메서드 사용

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Class<Member> classMember = Member.Class;
Member member = new Member("소연", 26);

Method[] memberMethods = classMember.getMethods();
Method[] memberMethods2 = classMember.getDeclaredMethods();

Method sayHello = classMember.getMethod("sayHello");
Method sayHello2 = classMember.getDeclaredMethod("sayHello");

sayHello.setAccessible(true);
sayHello.invoke(member);

• 인스턴스 변수 필드 목록 가져오기
  • 상속한 메소드를 포함해서 접근지정자가 public인 메소드들을 가져온다. Method객체.getMethods()
  • 해당 클레스에만 선언된 모든 메소드들을 접근 지정자에 상관없이 가져온다. Method객체.getDeclaredMethods()
• 인스턴스 메서드 가져오기
  • 상속한 메소드를 포함해서 접근지정자가 public인 메소드만을 가져온다. Method객체.getMethod(메소드명)
  • 해당 클래스에만 선언된 메소드를 접근지정자에 상관없이 가져온다. Method객체.getDeclaredMethod(메소드명, 파라미터타입.Class)
• private 메소드일 경우 접근 허용 Method객체.setAccessible(true)
• 인스턴스 메서드 호출 Method객체.invoke(객체);

장점과 단점

장점

런타임 시점에서 클래스의 인스턴스를 생성하고, 접근 제어자와 관계 없이 필드와 메소드에 접근하여 필요한 작업을 수행할 수 있는 유연성을 가지고 있다.

단점

• 캡슐화를 저해한다.
• 런타임 시점에서 인스턴스를 생성하므로 컴파일 시점에서 해당 타입을 체크할 수 없다.
• 런타임 시점에서 인스턴스를 생성하므로 구체적인 동작 흐름을 파악하기 어렵다.
• 단순히 필드 및 메소드를 접근할 때보다 리플렉션을 사용하여 접근할 때 성능이 느리다. (모든 상황에서 성능이 느리지는 않음.)

Reflection은 언제 사용할까?

동적으로 클래스를 사용해야할 때 사용한다.

• 프레임워크와 같이 큰 규모의 개발 단계에서는 수많은 객체와 의존 관계를 파악하기 어렵다. Reflection을 사용하면 런타임 시점에서 클래스를 가져와 사용할 수 있다.
• 프레임워크나 IDE에서 동적 바인딩을 이용한 기능을 제공한다.

예시

• IntelliJ의 자동완성 기능
• 스프링 Annotation

출처

• https://steady-coding.tistory.com/609
• https://jeongkyun-it.tistory.com/225
• https://devday.tistory.com/entry/ClassgetMethods-vs-ClassgetDeclaredMethods