개발 일지

자바 리플렉션

December 02, 2020

Reflection

reflection을 Oracle Java Docs에서는 다음과 같이 설명한다.

Reflection enables Java code to discover information about the fields, methods and constructors of loaded classes, and to use reflected fields, methods, and constructors to operate on their underlying counterparts, within security restrictions.
The API accommodates applications that need access to either the public members of a target object (based on its runtime class) or the members declared by a given class.
It also allows programs to suppress default reflective access control.

리플렉션은 로드된 클래스의 필드, 메소드 등에 대한 정보를 찾을 수 있다고 말하고 있다. 자바 코드는 바이트 코드로 컴파일 되어 static area에 위치하게 된다. 이를 사용하여 컴파일타임이 아닌 런타임에 동적으로 이 정보들을 읽는 것이 가능하며, .class 또는 .getClass() 로 클래스의 메타 데이터를 읽어 여러 조작이 가능하다.

정리하면 리플렉션을 사용하면 클래스의 정보를 읽을 수 있고, 동적으로 해당 클래스의 인스턴스를 생성하거나 메소드를 호출할 수 있으며, 클래스의 정보 또한 수정할 수 있다.

예제

일반적으로 자바에서 새로운 객체 생성은 new 키워드를 통해서 생성된다. 그리고 아래는 리플렉션을 통해 생성자 정보를 읽어와 인스턴스화 시키는 샘플 코드이다.

import java.io.Console;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.nio.charset.Charset;

import static java.lang.System.out;

public class ConsoleCharset {
    public static void main(String... args) {
        Constructor[] ctors = Console.class.getDeclaredConstructors();
        Constructor ctor = null;
        for (int i = 0; i < ctors.length; i++) {
            ctor = ctors[i];
            if (ctor.getGenericParameterTypes().length == 0)
                break;
        }

        try {
            ctor.setAccessible(true);
            Console c = (Console)ctor.newInstance();
            Field f = c.getClass().getDeclaredField("cs");
            f.setAccessible(true);
            out.format("Console charset         :  %s%n", f.get(c));
            out.format("Charset.defaultCharset():  %s%n", Charset.defaultCharset());

            // production code should handle these exceptions more gracefully
        } catch (InstantiationException x) {
            x.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException x) {
            x.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException x) {
            x.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException x) {
            x.printStackTrace();
        }
    }
}
Console charset         :  x-windows-949
Charset.defaultCharset():  x-windows-949

사용되는 곳

대체 이를 언제 사용할까?

대표적으로는 프레임워크 개발에 많이 사용된다. 예를 들어, 스프링에서는 빈을 설정하고 구동 시 스프링에서 이를 관리해주는데, 스프링 입장에서는 이렇게 스프링 외부에서 정의된 클래스를 사용하기 위해 리플렉션을 사용한다. 또한, JPA에서도 DB 값을 객체 필드에 주입할 때도 리플렉션이 사용된다.

IDE에서도 리플렉션을 사용한다. IDE에서는 클래스나 객체가 가지고 있는 메소드 등을 자동 완성을 해주는데 이것 또한 리플렉션을 사용한 대표적 예시이다.

이처럼 리플렉션은 특수한 목적을 가진 개발에 주로 사용된다. 일반적인 애플리케이션 개발에는 사용할 일이 거의 없으며 아래와 같은 단점을 가진다.

  • 컴파일타임 타입 검사가 주는 이점을 하나도 누릴 수 없으며 런타임 에러에 노출된다.
  • 코드가 지저분해지며 장황해진다.
  • 성능이 많이 떨어진다.

필요하다면 아주 제한된 형태로만 사용해야 그 단점을 피하고 이 점을 취할 수 있다. 만약, 컴파일 타임 때 결정할 수 없는 클래스를 사용해야 하는 경우 리플렉션은 인스턴스 생성에만 쓰고, 이렇게 만든 인스턴스는 인터페이스나 상위 클래스로 참조하여 사용한다.

아래는 Set의 구현 클래스를 args에서 받아 인스턴스를 생성하는 코드이며 리플렉션의 단점을 보여준다. 런타임에 발생할 수 있는 수 많은 예외를 처리해야 하며, 인스턴스를 하나 생성하는 것 치고는 코드가 너무 난잡하다.

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Arrays;
import java.util.Set;

class ReflectionTest{
    public static void main(String[] args){
        Class<? extends Set<String>> cl = null;
        try{
            cl = (Class<? extends Set<String>>) Class.forName(args[0]);
        }
        catch(ClassNotFoundException e){
            fatalError("클래스를 찾을 수 없음");
        }

        Constructor<? extends Set<String>> cons = null;
        try{
            cons = cl.getDeclaredConstructor();
        }
        catch(NoSuchMethodException e){
            fatalError("생성자를 찾을 수 없음");
        }

        Set<String> s = null;
        try{
            s = cons.newInstance();
        }
        catch (IllegalAccessException e) {
            fatalError("생성자에 접근할 수 없음");
        }
        catch (InstantiationException e) {
            fatalError("클래스를 인스턴스화 할 수 없음");
        }
        catch (InvocationTargetException e) {
            fatalError("생성자에서 예외 발생");
        }
        catch(ClassCastException e){
            fatalError("Set을 구현하지 않는 클래스임");
        }

        s.addAll(Arrays.asList(args).subList(1, args.length));
        System.out.println(s);
    }

    private static void fatalError(String msg){
        System.err.println(msg);
        System.exit(1);
    }
}

참고

songmk 🙁