浅谈Java内省

作者：京东物流 王国泰

一、什么是内省

讲内省，不得不说Java Bean，Bean在Java中是一种特殊的类，主要用于装载数据，数据会被存储在类的私有属性中，通常具有无参构造函数、可序列化、以及通过getter和setter方法来访问属性。内省是Java Beans规范的一部分，使用java.beans包中的类来实现，最常用的类是Introspector。通过内省，你可以获取一个Java Bean的属性描述符（PropertyDescriptor）和方法描述符（MethodDescriptor）

二、内省常用API

1、相关类

2、Introspector

2.1 核心功能

用于获取Bean的整体信息，包括属性描述符、方法描述符和事件描述符等

2.2 核心方法

getBeanInfo

BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(Vehicle.class);

3、BeanInfo

3.1 核心功能

用于提供有关Bean的元数据，通常用于描述Bean的属性、事件和方法

3.2 核心方法

getPropertyDescriptors

PropertyDescriptor[] propertyDescriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors();

getMethodDescriptors

MethodDescriptor[] methodDescriptors = beanInfo.getMethodDescriptors();

getEventSetDescriptors

EventSetDescriptor[] eventSetDescriptors = beanInfo.getEventSetDescriptors();

4、PropertyDescriptor

4.1 核心功能

用于描述Bean的属性，提供了对属性的详细描述，包括属性的名称、类型、读方法getter、写方法setter等

4.2 核心方法

getName

PropertyDescriptor namePD = new PropertyDescriptor("name", Vehicle.class);
String name = namePD.getName();

getReadMethod

PropertyDescriptor namePD = new PropertyDescriptor("name", Vehicle.class);
Method getter = namePD.getReadMethod();

String methodName = getter.getName();
String vehicleName = (String) getter.invoke(new Vehicle());

getWriteMethod

PropertyDescriptor namePD = new PropertyDescriptor("name", Vehicle.class);
Method setter = namePD.getWriteMethod();

String methodName = setter.getName();
setter.invoke(new Vehicle(), "JD0001");

5、MethodDescriptor

5.1 核心功能

用于描述一个方法的属性，提供了对方法的详细描述，包括方法的名称、参数类型、返回类型等

5.2 核心方法

getName

MethodDescriptor methodDescriptor = new MethodDescriptor(Vehicle.class.getMethod("setName", String.class));
String name = methodDescriptor.getName();

getMethod

MethodDescriptor methodDescriptor = new MethodDescriptor(Vehicle.class.getMethod("setName", String.class));
Method method = methodDescriptor.getMethod();
method.invoke(new Vehicle(), "JD0001");

6、EventSetDescriptor

6.1 核心功能

用于描述一个Bean能够触发的一组事件，提供了有关事件监听器类型、添加和移除监听器的方法以及事件通知方法的信息

6.2 核心方法

不常用

三、内省常见使用场景

1、依赖注入

Spring使用内省来分析类的构造函数、字段和方法，并自动注入依赖对象，可参考BeanWrapperImpl，部分源码如下：

@Override
public PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors() {
  return getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptors();
}

2、对象拷贝

Spring BeanUtils使用内省来复制对象的属性，可参考BeanUtils，部分源码如下：

public static PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors(Class< ? > clazz) throws BeansException {
  return CachedIntrospectionResults.forClass(clazz).getPropertyDescriptors();
}

3、开发工具和IDE

开发工具和集成开发环境（IDE，如IntelliJ IDEA）使用内省来提供代码补全、重构、调试等功能

四、内省优缺点

1、优点

灵活性和可扩展性：允许在运行时动态地获取和操作对象的属性和方法

简化开发工作：支持框架和工具的开发，能够自动处理对象的属性和方法

2、缺点

性能开销：比直接调用方法或访问字段要慢，而且不当使用可能会导致内存泄漏或增加GC压力

访问安全：绕过Java的访问控制机制，访问私有字段和方法，可能会带来安全隐患，特别是在处理敏感数据时

类型安全：通常是基于字符串名称进行的（如方法名、属性名），在编译时无法检查其正确性，容易导致运行时错误

可读性和可维护性：代码可读性差，增加调试难度

五、内省与反射的区别

1、用途

内省主要用于Java Bean的属性操作，适合于标准化的Bean操作

反射则是更通用的机制，可以操作类的所有成员，包括私有成员

2、实现

内省是基于Java Beans规范的，使用java.beans包

反射是Java语言的核心特性，使用java.lang.reflect包

3、性能

内省通常比反射快，主要原因是内省使用了缓存机制，减少了权限检查，并且在设计上针对特定场景进行了优化

相关文献

JavaBeans API Specification：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/beans/package-summary.html

《Java编程思想》（Thinking in Java） - Bruce Eckel

《Java核心技术 卷 I》（Core Java Volume I） - Cay S. Horstmann, Gary Cornell

《Java反射机制详解》（Java Reflection in Action） - Ira R. Forman, Nate Forman

审核编辑 黄宇