리플렉션

리플렉션 Reflection

리플렉션Reflection이란 개념은 C, C++과 같은 다른 언어에서는 볼 수 없는 기능입니다.

자바는 정적인 언어로 부족한 부분이 많지만, 이 동적인 문제를 해결하기 위해 리플렉션을 사용합니다.

● 정적 언어: 컴파일 시점에 타입을 결정 - Java, C, C++ 등

● 동적 언어: 런타임 시점에 타입을 결정 - JavaScript, Python, Ruby 등등...

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간단하게 리플렉션의 정의를 내려보겠습니다.

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What? 리플렉션(Reflection) 이란?

'구체적인 클래스 타입을 알지 못해도, 클래스의 메소드, 타입, 변수들을 접근할 수 있도록 가능하게 해주는 자바 API'

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'JVM에서 실행되는 애플리케이션의 런타임 동작을 검사하거나 수정할 수 있는 기능이 필요한 프로그램에서 사용됩니다.'

-> 클래스의 구조를 개발자가 확인할 수 있고, 메소드, 변수 등을 호출하는데 사용됩니다.

리플렉션(Reflection) 컴파일 시간(Compile Time)이 아닌 실행 시간(Run Time)에 동적으로 특정 클래스의 정보를 추출해낼 수 있는 프로그래밍 기법입니다.

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Why? 그럼 이러한 리플렉션은 언제 사용될까요?

동적으로 클래스를 사용해야 할 때 필요합니다. 다시말해, 작성 시점에는 어떠한 클래스를 사용해야 할지 모르지만, 런타임 시점에서 클래스를 가져와서 실행해야 할 경우에 필요합니다. 대표적으로 IntelliJ의 자동완성, Spring 프레임워크의 어노테이션 같은 기능들이 리플렉션을 이용해 프로그램 실행 중 동적으로 클래스 정보를 가져와서 사용합니다.

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//정적언어 :자바>> 컴파일 단계에서 타입 지정
//동적언어: 런타임에서 타입 지정
public class Main{
    public static void main(String[] args){
        Object car = new Car();
        car.drive(); // 컴파일 에러
        Person per = new Person();
        per.hello();
    }
}

위와 같이 Java에서 모든 클래스의 조상 클래스인 Object 타입으로 Car 클래스를 담을 수는 있지만,

기존 Car 클래스에 존재하는drive() 이라는 메소드는 사용할 수 없고, Object 클래스의 메소드만 사용이 가능합니다.

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위와 같은 방식으로 구체적인 Class 타입을 모른다면, 해당 Class의 메소드와 변수들을 사용할 수 없습니다.

즉, 위와 같이 구체적인 타입의 클래스를 모를 때 사용하는게 리플렉션 입니다.

 

"내가 만드는 프로그램인데, 내가 사용할 클래스의 이름과 타입을 모르는 경우가 있을까?"

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위와 같은 상황의 대표적인 예가 JDBC 입니다. 자바 가상머신이 동작을 시작하고, 코드가 실행되기 전까지는 어떠한 JDBC의 드라이버가 사용이 될지 알 수 없습니다. JAVA에서 DB를 연동할때 다음과 같은 코드가 존재합니다.

Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");

위 코드를 사용하여 런타임(Runtime) 시에 동적으로 클래스(OracleDriver)를 로딩하게 합니다.

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

Class 클래스의 forName() 메소드는 매개변수의 클래스나 인터페이스와 연관된 Class의 객체를 리턴합니다.

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위와 같은 방식이 가능한 이유는, 자바 클래스 파일은 바이트 코드로 컴파일되어 Static 영역에 위치하게 됩니다. 이러한 이유로 클래스 이름만 알고 있다면, 언제든지 이 Static 영역을 뒤져서 클래스에 대한 정보를 가져올 수 있습니다.

 

예제

 

Object.getClass()를 통해 클래스의 정보를 로드합니다.

//임의의 클래스를 가져오는 방법
Class c = "Car".getClass();
System.out.println(c);      //class java.lang.String

//Array는 객체이므로 Array 인스턴스에서 클래스 정보를 로드할 수 있습니다.
byte[] b = new byte[1024];
Class c1 = b.getClass();
System.out.println(c1);     //class [B

Set<String> s = new HashSet<>();
Class c2 = s.getClass();
System.out.println(c2);     //class java.util.HashSet

 

.class 문법을 사용합니다.

//.class 문법
boolean bl;
Class c3 = bl.getClass();   //컴파일 에러 발생
Class c4 = boolean.class;

이처럼 boolean형은 원시 유형이기 때문에, b1.getClass()를 사용하면 컴파일 에러가 발생합니다.

Class c5 = java.io.PrintStream.class;
System.out.println(c5);     //class java.io.PrintStreamClass c6 = int[][].class;
System.out.println(c6);     //class [[I

변수 c5는 java.io 유형에 해당하는 PrintStream이 됩니다. 다차원 배열 또한 .class 구문이 사용가능합니다.

Class.forName() 문법을 사용합니다.

//아래와 같이 패키지 명으로 클래스를 로드할 수 있습니다.
Class c7 = Class.forName("ko.maeng.reflection.ReflectionApplication");
Class doubleArray = Class.forName("[D");    //class [D
Class stringArray = Class.forName("[[Ljava.lang.String;");  //class [[Ljava.lang.String;

변수 doubleArray는 double형 배열의 클래스를 로드한 것과 같고, 변수 stringArray는 2차원 문자열 배열의 클래스를 로드한 것과 같습니다.

 

 

TYPE Field를 통한 원시형 클래스 반환 방법.

Class c8 = Double.TYPE;     //double
Class c9 = Void.TYPE;       //void

 

클래스의 정보를 로드해 봤으니, c가 A의 인스턴스인지 확인합니다.

class A{}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            Class c = Class.forName("A");

            boolean b = c.isInstance(new Integer(22));
            System.out.println(b);  //false

            boolean b1 = c.isInstance(new A());
            System.out.println(b1); //true
        } catch (ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Method를 활용한 클래스 반환 방법.

• class.getSuperClass() : 슈퍼 클래스를 반환합니다.
• class.getClass() : 상속된 클래스를 포함하여 모든 공용 클래스, 인터페이스 및 열거형을 반환합니다.
• class.getDeclaredClass() : 명시적으로 선언된 모든 클래스 및 인터페이스, 열거형을 반환합니다.
• class.getDeclaringClass() : 클래스에 구성된 클래스(명시적으로 선언된)를 반환합니다.
• class.getEnclosingClass() : 클래스의 즉시 동봉된 클래스를 반환합니다.

import java.lang.reflect.Method;

public class DemoReflection2 {
    public int sum(int a, int b) throws NoSuchFieldException{
        return a+b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try{
            Class c = Class.forName("DemoReflection2");

            Method[] m = c.getDeclaredMethods();
            for(int i=0; i<m.length; i++){
                Method m1 = m[i];
                System.out.println("name: " + m1.getName());
                System.out.println("declare Class: " + m1.getDeclaringClass());

                Class[] gpt = m1.getParameterTypes();

                for(int j=0; j<gpt.length; j++){
                    System.out.println("Param: " + gpt[i]);
                }

                Class[] ept = m1.getExceptionTypes();

                for(int z=0; z<ept.length; z++){
                    System.out.println("Exception: " + ept[z]);
                }

                System.out.println("ReturnType: " + m1.getReturnType());
            }
        } catch (ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

출력

 

name: main
declare Class: class DemoReflection2
Param: class [Ljava.lang.String;
ReturnType: void
name: sum
declare Class: class DemoReflection2
Param: int
Param: int
Exception: class java.lang.NoSuchFieldException
ReturnType: int

 

리플렉션  외

ASM을 사용하여 바이트 코드를 동적으로 생성하여 Java 반사 오버헤드를 방지합니다. 결과는 Java 리플렉션 프레임워크를 얼마나 남용하느냐에 따라 Java 리플렉션을 직접 사용하는 것보다 1.6배에서 20배 더 빠릅니다.

(ASM is an all purpose Java bytecode manipulation and analysis framework. )

 

자바 Reflection이란?. 많은 입문용 자바 서적에서 잘 다루지 않는 Reflection이라는… | by Maeng Sol | msolo021015 | Medium

자바 Reflection이란?

[Java/자바] - 리플렉션(Reflection) : 네이버 블로그 (naver.com)

[Java/자바] - 리플렉션(Reflection)