[Java] - Reflection

chancehee·2022년 12월 20일

자바

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0. 글을 작성하는 이유

개발을 하다보면 익숙하게 사용하는 기술의 동작원리가 궁금해질 때가 있습니다.
Spring은 어떻게 실행시점에 빈을 주입할 수 있는 걸까?
JPA의 Entity는 왜 꼭 기본 생성자를 가져야만 할까?
두 질문을 관통하면 키워드에는 Reflection이라는 것이 있습니다.
Java를 사용하면서 Reflection이라는 단어를 들어본 경험이 한 번 쯤음 있을 것입니다.
그렇지만 평소 잘 사용하지 않는 단어이고 익숙하지 않은 사람들이 대부분일 것이라고 생각합니다.
오늘은 Reflection이 무엇인지 알아보고 도대체 왜 쓸까 그리고 어디에 활용이 가능할지 알아보겠습니다.

1. Reflection

사전적 의미는 '거울에 반사된 상' 🪞↪️
동적으로 클래스 정보에 접근해서 객체 생성, 메서드 실행 등 처리를 가능하게 해주는 API로 java.lang.reflect 패키지를 제공합니다.

[JVM 메모리 영역]

.java 소스코드 -> .class 바이트코드
변환된 바이트코드를 클래스 로더가 읽어 들입니다.
클래스 데이터는 메서드 영역에 인스턴스 정보는 힙 영역에 저장됩니다.
즉, 실체=Class, 거울=JVM 메모리 영역을 의미합니다.

[리플렉션 핵심]

클래스 정보 접근
메서드 정보 접근
객체 생성 및 메서드 실행하기

아래에서는 리플렉션 핵심 3가지를 살펴보겠습니다.

핵심1 : 클래스 정보 접근

클래스 정보 접근이란 JVM 코드표 영역에 접근하는 것 입니다.

접근하는 방법으로는 3가지 방법이 존재합니다.

[접근 방법]
1. Class<?> {클래스이름}.class
2. Class<?> Class.forName(String {클래스이름})
3. Class<?> {객체이름}.getClass()

이렇게 3가지 방법을 통해서 상황에 맞게 사용이 가능하겠네요~.~

[예제]

// 가져온 클래스 정보를 통해, 클래스 상세 정보들 조회하기
Class<?> clz = {클래스이름}.class; // 1번 접근 방법 사용 

System.out.println(clz.getName()); // com.XXX.XXX.클래스이름
System.out.println(clz.getSimpleName()); // 클래스이름

핵심2 : 메서드 정보 접근

[접근 방법]
1. Method[] Class.getDeclaredMethods()
2. Method getDeclaredMethod(String name, Class<?> … param Types)

[예제]

// 가져온 클래스의 메서드를 가져오기
Class<?> clz = 클래스이름.class;

Method[] mArr = clz.getDeclaredMethods();

// 1. 클래스가 가지고 있는 모든 메서드 조회 
for (Method m : mArr) {
	System.out.println("메서드 이름: " + m.getName());
}

// 2. 클래스가 가지고 있는 1개의 메서드 조회
Method m = clz.getDeclaredMethod("메서드 이름", 자료형.class);
System.out.println(m.getName());

핵심 3 : 객체 생성 및 메서드 실행하기

1) 객체 생성

생성자 얻기 : Constructor<?> Class.getDeclaredConstructor(Class<?> … params)

객체 생성 : Object Constructor newInstance(Object … args)

[예제]

// 클래스 클래스이름 = new 클래스();  사실 이게 하고 싶음!!...

// 위와 동일한 결과로 생성이 가능하다 !! 
Class<?> clz = 클래스.class;
Constructor<?> constructor = clz.getDeclaredConstructor(); // 파라미터가 없기 때문에 기본 생성자를 가져온다.
클래스 클래스이름 = constructor.newInstance();

// 클래스 클래스이름 = 클래스.class.getDeclaredConstructor().newInstance(); // 인라인 코드

// 근데 이걸 왜 함?? 클래스에 관한 정보를 지정해 줄 수 없는 동작 시점에 사용이 가능하다 ㄷㄷ 
// 동적으로 동작하게 만들기 위한 원리이다.
// 리플렉션을 이용하여 객체 생성

2) 메서드 실행

메서드 실행 : Object Method invoke(Object target, Object … args)

2. Reflection API 활용 예

Jackson, Gson 등의 JSON Serialization Library
Log4 j2, Logback 등의 Logging Framework
Apache Commons BeanUtils 등의 Class Verification API
Spring의 @Autowired와 같은 DL, DI 기능 (: ProcessInject(), Inject() Method)
Spring Controller의 BeanFactory 에서 사용
내부적으로는 Spring의 ReflectionUtils라는 Abstraction Library를 사용합니다.
Eclipse, Intellij 등의 IDE, JUnit, Hamcrest와 같은 Test Framework

3. 쓰는 이유

Java는 기본적으로 컴파일러를 사용합니다. (물론 Java는 컴파일러와 인터프리터를 모두 사용하는 JIT 컴파일러)
즉, 컴파일 시점에 타입을 결정합니다.
Reflection API를 통해서, 클래스의 이름만 가지고도 이미 로딩이 완료된 클래스에서 또 다른 클래스를 동적으로 로딩하여 생성자, 멤버 필드 그리고 멤버 메서드 등을 사용할 수 있도록 합니다.
주로 프레임워크와 라이브러리에서 사용하는데, 컴파일 시점엔 객체의 타입을 모르기 때문에 동적으로 해결하기 위해서 사용합니다.

Spring 교육을 들으면서, 클래스 객체를 만들 때 “기본 생성자를 꼭 만들어줘야한다. 안그러면 쫑난다.” 라는 말을 담당 교수님에게 들었던 적이 있습니다.
왜 만들어줘야할까?.. 그 당시에는 잘 몰랐지만, Reflection을 공부하면서 알게된 내용은 이러합니다.

Reflection이 가져올 수 없는 정보 중 하나는 바로 생성자의 인자 정보들 입니다.
따라서 기본 생성자 없이 파라미터가 있는 생성자가 존재한다면 Reflection이 객체를 생성할 수 없게 됩니다.
(기본 생성자를 사용하는 이유는?
기본 생성자로 객체를 생성하고, 필드를 통해 값을 넣어주는 것이 가장 간단한 방법이기 때문입니다.)

4. 단점

일반 메서드 호출보다 성능이 훨씬 떨어진다.
- Reflection API는 컴파일 시점이 아니라 런타임 시점에서 클래스를 분석합니다.
- 따라서 JVM을 최적화할 수 없기 때문에 성능저하가 발생합니다.
컴파일 시점에서 타입 체크 기능을 사용할 수 없다.
코드가 지저분하고 장황해진다.
내부를 노출해서 추상화를 파괴한다.