Reflection

정의

• 실행 중인 자바 프로그램에서 클래스의 정보를 가져오고, 이를 통해 객체를 생성하거나 메서드를 호출하는 등의 동적인 작업을 수행하는 API
• 즉 프로그램이 실행 중일 때도 클래스의 정보를 얻을 수 있으며, 이를 이용해 객체를 생성하고 메서드를 호출할 수 있음
• 객체지향 프로그래밍의 캡슐화(encapsulation) 원칙을 위반하는 경우가 있으므로, 사용에 주의가 필요
• 성능상의 이슈가 있으므로, 사용 시 성능에 영향을 미칠 수 있으므로, 사용할 때는 적절한 사용처를 고민하고, 성능을 고려하여 사용해야 함

제공하는 기능

1. 클래스의 정보 가져오기: 리플렉션은 실행 중인 클래스의 정보(패키지, 클래스명, 상위 클래스, 인터페이스, 생성자, 메서드, 필드 등)를 가져올 수 있
2. 객체 생성하기: 리플렉션은 클래스의 정보를 바탕으로 객체를 동적으로 생성할 수 있음. 즉, 클래스명을 문자열로 입력받아 객체를 생성할 수 있음
3. 메서드 호출하기: 리플렉션은 실행 중인 클래스의 메서드를 호출할 수 있음. 메서드명과 매개변수를 지정하여 메서드를 호출할 수 있음
4. 필드 값 접근하기 리플렉션은 실행 중인 클래스의 필드 값을 읽거나 쓸 수 있음. 필드명을 지정하여 필드의 값을 읽거나 쓸 수 있음

예시1_클래스 정보 가져오기

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
String className = clazz.getName(); // 클래스명
Package pkg = clazz.getPackage(); // 패키지 정보
Class<?> superClass = clazz.getSuperclass(); // 상위 클래스 정보
Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces(); // 인터페이스 정보
Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors(); // 생성자 정보
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods(); // 메서드 정보
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); // 필드 정보

• Class.forName(String className) 메서드는 주어진 클래스 이름(className)에 해당하는 클래스를 JVM에서 찾아 로드함
• 클래스 로드는 JVM 내부의 클래스 로더(class loader)가 수행하며, 클래스 로더는 클래스 파일을 읽어들여 JVM의 메모리에 올림
• Class.forName() 메서드는 로드되지 않은 클래스 파일을 로드할 때 사용됩니다. 예를 들어, 클래스 파일이 로드되지 않은 상태에서 해당 클래스를 사용해야 하는 경우, Class.forName() 메서드를 사용하여 클래스 파일을 로드할 수 있음
• Class.forName() 메서드는 클래스 로딩을 수행할 때 클래스패스(classpath)에서 클래스를 찾음
• 클래스패스는 JVM에서 클래스를 찾을 때 사용하는 경로를 말하며, 이 경로에 해당하는 디렉토리나 JAR 파일에서 클래스를 찾음
• Class.forName() 메서드를 사용하여 클래스를 로드할 때는 해당 클래스가 클래스패스에 존재해야 함
• 클래스패스에 존재하지 않는 클래스를 로드하려면, 별도의 클래스 로더를 구현하여 사용해야 함
• 로드되어 있는 클래스는 Class.forName(String className) 대신에 Class<T>.class를 사용하여 가져올 수 있음
• 이 방법은 컴파일 시점에 클래스가 이미 로드되어 있을 때 사용할 수 있음
• 예를 들어, java.lang.String 클래스를 로드하는 경우, 다음과 같이 String.class를 사용하여 가져올 수 있음

Class<?> clazz = String.class;

• Class.forName() 메서드를 사용하는 것보다 더욱 간편하고 안전함
• Class.forName() 메서드를 사용하는 경우, 클래스 이름을 문자열로 전달해야 하므로 오타 등의 문제가 발생할 가능성이 있지만 Class<T>.class를 사용하는 경우, 컴파일러가 클래스 이름을 검사하여 오타 등의 문제를 사전에 방지할 수 있음
• 특정 클래스가 로드되어 있는지 아닌지를 확인하기 위해서는 Class.forName(String className) 대신 ClassLoader의 loadClass(String className) 메서드를 사용할 수 있음
• 이 메서드는 해당 클래스가 이미 로드되어 있는 경우, 로드된 클래스를 반환
• 만약 해당 클래스가 아직 로드되어 있지 않은 경우, 클래스 로더는 클래스를 로드한 후 반환

try {
    ClassLoader classLoader = getClass().getClassLoader(); // 클래스 로더 가져오기
    Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.example.MyClass"); // 클래스 로드
    // 클래스가 로드되어 있으면 clazz에 로드된 클래스가 할당됩니다.
} catch (ClassNotFoundException e) {
    // 클래스가 로드되어 있지 않으면 ClassNotFoundException 예외가 발생합니다.
}

• getClass().getClassLoader()는 현재 클래스의 클래스 로더를 가져오는 코드
• 이 코드에서 가져온 클래스 로더는 클래스가 로드되어 있는지 확인하는 데 사용
• loadClass() 메서드는 클래스를 찾을 수 없는 경우 ClassNotFoundException 예외가 발생함. 따라서, try-catch 문을 사용하여 예외 처리를 해주어야 함

예시2_클래스 정보 가져오기

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(); // 기본 생성자
Object obj = constructor.newInstance(); // 객체 생성

• ※newInstance() 메서드는 해당 클래스의 디폴트 생성자(default constructor)를 호출하여 객체를 생성함
• 디폴트 생성자는 매개변수를 가지지 않는(public) 생성자를 말함
• 만약 클래스에 디폴트 생성자가 없는 경우, newInstance() 메서드는 InstantiationException 예외를 발생 --> 이 경우에는 다른 생성자를 사용하여 객체를 생성해야 함

예시3_클래스 정보 가져오기

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("myMethod", String.class);
method.setAccessible(true);
Object result = method.invoke(obj, "hello"); // 메서드 호출

• Method를 이용해 메소드를 호출하는 방법을 익히기 위해서 다음과 같은 간단한 학습 테스트를 만들수 있음

package com.kitec.learningtest.jdk;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Date;
import org.junit.jupiter.api.Test;

public class Reflection {
	@Test
	public void invokeMethod() throws Exception {
		String name = "Spring";

		// length
		assertEquals(name.length(), 6);
		
		Method lengthMethod = String.class.getMethod("length");
		assertEquals((Integer)lengthMethod.invoke(name), 6);
		
		// toUpperCase
		assertEquals(name.charAt(0), 'S');
		
		Method charAtMethod = String.class.getMethod("charAt", int.class);
		assertEquals((Character)charAtMethod.invoke(name, 0), 'S');
	}
	
	@Test 
	public void createObject() throws Exception {
		Date now = java.util.Date.class.getDeclaredConstructor().newInstance();
	}
}

• String 클래스의 length() 메소드롸 charAt() 메소드를 코드에서 직접 호출하는 방법과, Method를 이용해 리플렉션 방식으로 호출하는 방법을 비교한 것

예시4_클래스 정보

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
Object obj = clazz.newInstance();
Field field = clazz.getDeclaredField("myField");
field.setAccessible(true);
Object value = field.get(obj); // 필드 값 읽기
field.set(obj, "new value"); // 필드 값 쓰기

• com.example.MyClass는 예시를 위한 클래스명으로 대체 가능
• 리플렉션을 사용하는 경우 ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException 등 다양한 예외 처리가 필요