JAVA의 Reflection을 알아보기 전 용어를 정리하겠습니다.

바인딩( Binding )

컴퓨터 프로그래밍에서 각종 값들이 확정되어 더 이상 변경할 수 없는 구속(bind) 상태가 되는 것.

정적 바인딩( static binding )

컴파일 시점에 값과 타입이 정해지는 것

동적 바인딩 ( dynamic binding )

런타임 시점에 값과 타입이 정해지는 것

컴파일 ( Comfile )

소스 코드를 다른 프로그램이나 기게( H/W )가 처리하기 용이한 형태로 변환하는 과정
이 과정중에 오류가 발생한다면 ‘ 컴파일 에러 ‘

런타임( Runtime )

컴퓨터 프로그램이 실행되고 있는 환경 또는 동작되는 동안의 시간
이 과정중에 오류가 발생한다면 ‘ 런타임 에러 ‘

리플렉션은 자바가 1996년 처음 등장하고 그 다음 버전에 추가되었습니다. 지금까지 많은 기능이 추가 되고 또 삭제가 되었습니다. 필요가 없거나 안 좋다면 사라졌을텐데 어떤 특징때문에 아직까지 사라지지 않고 사용되고 있을까요?

Reflection이란?

Runtime에 동적으로 특정 Class의 정보를 추출할 수 있는 프로그래밍 기법


위 그림은 JAVA17 버전 API 문서로 다음과 같이 소개를 하고 있습니다.

  • 클래스와 객체에 대한 반사적인(reflective) 정보를 얻기 위한 클래스와 인터페이스를 제공
  • 이를 활용해 객체를 생성하거나 메소드를 호출하는 등의 작업을 수행

여기서 말하는 반사적인(reflective) 정보란 무엇일까요?

Reflection 동작 과정

저희가 일반적으로 코드를 작성하고 실행하게 된다면 소스 코드가 자바 컴파일러에 의해서 클래스 파일로 변환이 되고 클래스 로더에 의해서 Runtime Data Areas 의 Method Area 에 적재가 됩니다.

리플렉션은 런타임 시점에 Method Area 에 저장된 클래스 정보를 클래스 로더를 통하여 사용하게 됩니다. 일반적인 코드와 다르게 역순으로 진행하고 동적 바인딩이 되는 것을 알 수 있습니다.

일반적인 컴파일 과정

  • 소스 코드 -> 클래스 파일 -> Method Area
  • 정적 바인딩
    reflection 과정
  • Method Area 접근 -> 객체 생성
  • 동적 바인딩

Method Area
JAVA 7 : Heap영역 - PermGen
JAVA 8 : Native memory - Metaspace

Reflection Method

java의 reflect 패키지를 이용하면 클래스 , 생성자 , 필드 , 메소드 등 여러 정보에 접근을 할 수 있습니다. 그중 메소드의 공통된 특징 몇가지를 알아보겠습니다.

  • getXXX( )
    • public
  • getDeclareXXX( )
    • 모든 값
  • setAccessible( boolean flag )
    • flag를 ‘true’로 설정시 접근제어자를 무시

이런 메소드를 보게 되면 보안에 해당하는 접근제어자를 무시 할 수 있는 특성이 있고 이를 활용하여 접근이 불가능한 객체를 테스트에 이용하는 경우도 있습니다. 단점으로 객체지향 설계 원칙인 캡슐화가 깨질 수 있고 보안 상 문제가 될 수도 있습니다.

객체 생성 예제


객체 생성 예제를 간단하게 알아보겠습니다.

  1. class를 알고 있을 경우 해당 클래스의 메타데이터에 접근하여 객체를 생성합니다.
  2. 문자열로 주어진 클래스 이름을 사용하여 Class 객체를 동적으로 로드합니다.
  3. carClass에서 기본 생성자를 호출하여 Car의 인스턴스를 생성합니다. 클래스가 기본 생성자를 갖고 있어야 하며, 접근이 가능해야 합니다.

Reflection 정리

장점

  • 유연한 코드 작성
    • 동적 바인딩 단점
  • 캡슐화 위반
  • 성능 저하
    • 최초 실행시 JIT 컴파일러의 최적화를 받지 못함
  • 런타임 오류

자바 리플렉션은 프로그램의 유연성과 확장성을 높여주는 강력한 기능입니다. 하지만 성능 저하, 보안 문제, 안정성 저하 등의 단점도 있으므로, 신중하게 사용해야 합니다. 리플렉션은 스프링 프레임워크 , 자바 직렬화 , 테스트 코드 작성 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 왜냐하면 리플렉션을 통해 런타임에 동적으로 코드를 조작할 수 있기 때문입니다. 이러한 이유로, 리플렉션은 자바 개발자가 반드시 이해하고 있어야 할 중요한 개념 중 하나입니다.