org.reflections 接口通过反射获取实现类源码研究

版本 org.reflections reflections 0.9.12

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使用Reflections可以很轻松的获取以下元数据信息：

获取某个类型的所有子类；比如，有一个父类是Interface，可以获取到Interface的所有子类。

1. 获取某个注解的所有类型/字段变量，支持注解参数匹配。
2. 使用正则表达式获取所有匹配的资源文件
3. 获取特定签名方法。
4. 接口通过反射获取实现类步骤和源码解析

## 第一步: 通过包名称获取 Reflections

Reflections reflections = new Reflections(pageName);


ConfigurationBuilder.build(params)

1.1.将入参扁平化处理,加入 parameters 列表中

if (params != null) {
    for (Object param : params) {
        if (param != null) {
            if (param.getClass().isArray()) { for (Object p : (Object[]) param) if (p != null) parameters.add(p); }
            else if (param instanceof Iterable) { for (Object p : (Iterable) param) if (p != null) parameters.add(p); }
            else parameters.add(param);
        }
    }
}

1.2.判断入参中是否包含类加载器,如果有类加载器就将其加入加载器列表loaders中,如果没有则创建一个空的类加载器数组classLoaders

List<ClassLoader> loaders = new ArrayList<>();
        for (Object param : parameters) if (param instanceof ClassLoader) loaders.add((ClassLoader) param);

1.3.遍历扁平化处理后的入参列表 parameters:

• 如果元素为string,Url类型则将该url加入过滤器构造器FilterBuilder中

• 如果是Class信息则将其转换为Url再加入过滤器构造器中

• 如果是Scanner则添加到搜索器列表scanners中

      for (Object param : parameters) {
          if (param instanceof String) {
              builder.addUrls(ClasspathHelper.forPackage((String) param, classLoaders));
              filter.includePackage((String) param);
          }
          else if (param instanceof Class) {
              if (Scanner.class.isAssignableFrom((Class) param)) {
                  try { builder.addScanners(((Scanner) ((Class) param).newInstance())); } catch (Exception e) { /*fallback*/ }
              }
              builder.addUrls(ClasspathHelper.forClass((Class) param, classLoaders));
              filter.includePackage(((Class) param));
          }
          else if (param instanceof Scanner) { scanners.add((Scanner) param); }
          else if (param instanceof URL) { builder.addUrls((URL) param); }
          else if (param instanceof ClassLoader) { /* already taken care */ }
          else if (param instanceof Predicate) { filter.add((Predicate<String>) param); }
          else if (param instanceof ExecutorService) { builder.setExecutorService((ExecutorService) param); }
          else if (Reflections.log != null) { throw new ReflectionsException("could not use param " + param); }
      }

1.4.当 FilterBuilder 中没有任何一个url时,从类加载器中获取URL

1.4.1. 判断是否存在有效类加载器,

• 如果不存在有效类加载器,则获取contextClassLoader当前线程的加载器和静态类加载器staticClassLoader(从org.reflections.Reflections依赖中获取加载器)作为默认加载器

          ClassLoader contextClassLoader = contextClassLoader(), staticClassLoader = staticClassLoader();
          return contextClassLoader != null ?
                  staticClassLoader != null && contextClassLoader != staticClassLoader ?
                          new ClassLoader[]{contextClassLoader, staticClassLoader} :
                          new ClassLoader[]{contextClassLoader} :
                  new ClassLoader[] {};

  public static ClassLoader contextClassLoader() {
  return Thread.currentThread().getContextClassLoader();
  }
  public static ClassLoader staticClassLoader() {
  return Reflections.class.getClassLoader();
  }

1.4.2. 判断类加载器类型,如果是 URLClassLoader 则从中获取URL,如果不是则寻找父类加载器(双子委派模型)是否是URLClassLoader,如果是则从中获取URL

        for (ClassLoader classLoader : loaders) {
            while (classLoader != null) {
                if (classLoader instanceof URLClassLoader) {
                    URL[] urls = ((URLClassLoader) classLoader).getURLs();
                    if (urls != null) {
                        result.addAll(Arrays.asList(urls));
                    }
                }
                classLoader = classLoader.getParent();
            }
        }

1.5.将过滤器,类加载器,scanners等添加到 ConfigurationBuilder 环境创造器中

builder.filterInputsBy(filter);
if (!scanners.isEmpty()) {
     builder.setScanners(scanners.toArray(new Scanner[scanners.size()]));
}
if (!loaders.isEmpty()) {
    builder.addClassLoaders(loaders);
}


public ConfigurationBuilder filterInputsBy(Predicate<String> inputsFilter) {
    this.inputsFilter = inputsFilter;
    return this;
}

1.6.然后将ConfigurationBuilder(实现了Configuration) 传入Reflections的构造方法中

public Reflections(final Object... params) {
    this(ConfigurationBuilder.build(params));
}
public Reflections(final Configuration configuration) {
    ...
}

1.7.将Store store 清空

store = new Store();

1.8.如果 configuration 中scanners不为空,遍历scanners将configuration 放到每一个scanner中

for (Scanner scanner : configuration.getScanners()) {
    scanner.setConfiguration(configuration);
}

1.9.执行scan()方法进行扫描

• 如果 configuration 中 URL 为空则直接退出并打印告警

• 获取configuration 中线程池,如果存在线程池则用线程池异步运行protected void scan(URL url)方法,如果不存在线程池则同步运行

  //线程池可以在new Reflections(pageName)时,通过入参传递
  //或者采用如下方式
  public ConfigurationBuilder setExecutorService(ExecutorService executorService) {
  this.executorService = executorService;
  return this;
  }

1.10.protected void scan(URL url)

• 先对URL进行初步格式校验和替换 file:/D:/IdeaProjects/study-netty/target/classes/ -> D:/IdeaProjects/study-netty/target/classes

• 将文件路径进行转换

  String path = file.getRelativePath();
  String fqn = path.replace('/', '.');

• 根据当前路径递归获取包下所有文件(栈的格式)

  for (final Vfs.File file : dir.getFiles()){…}

• 根据configuration中过滤器inputsFilter,使用过滤器对已获取到的文件路径进行校验

  Predicate inputsFilter = configuration.getInputsFilter();
  f (inputsFilter == null || inputsFilter.test(path) || inputsFilter.test(fqn)){…}

  //校验方式为正则校验
  public boolean test(final String regex) {return pattern.matcher(regex).matches();}

• 找到符合条件的文件路径后判断文件类型是否正确

  if (scanner.acceptsInput(path) || scanner.acceptsInput(fqn)) {
  classObject = scanner.scan(file, classObject, store);
  }

• * 当前Scanner 类型分别为:TypeAnnotationsScanner,SubTypesScanner 的父类都是AbstractScanner,都未重写acceptsInput方法,其所需文件类型都是.class文件

  public boolean acceptsInput(String file) {
  return file.endsWith(".class");
  }

• * ResourcesScanner 类重写了acceptsInput

  public boolean acceptsInput(String file) {
  return !file.endsWith(".class"); //not a class
  }

• 从文件流中获取class文件 ClassFile

• 然后进行校验Scanner 的校验

• * TypeAnnotationsScanner 扫描运行期的注解 ,添加到store 中

• * SubTypesScanner 扫描类的父类和接口,如果允许子类反向查找,最后添加到store 中

• String className = getMetadataAdapter().getClassName(cls);
  String superclass = getMetadataAdapter().getSuperclassName(cls);

    if (acceptResult(superclass)) {
    //添加到store中
        put(store, superclass, className);
    }
  
    //获取接口,将接口和父类都放入store中
    for (String anInterface : (List<String>) getMetadataAdapter().getInterfacesNames(cls)) {
        if (acceptResult(anInterface)) {
            put(store, anInterface, className);
        }
    }
    //put方法如下
    protected void put(Store store, String key, String value) {
    store.put(Utils.index(getClass()), key, value);
    }

• 判断是否需要展开父类,默认为true,

• 从store中获取key为SubTypesScanner的map中的数据,获取接口的类和实现类信息,向上寻找其未扫描的父类,最后添加到store的key为SubTypesScanner的map中

• * 例如: A extends B, B extends C 只有A 在入参的路径中,上述的方法只能找到B接口,但是找不到最顶层的C接口,此时调用下放方法,找到最顶层接口C

• * String index = index(SubTypesScanner.class);
  Set keys = store.keys(index);
  keys.removeAll(store.values(index));
  for (String key : keys) {
  final Class type = forName(key, loaders());
  if (type != null) {
  expandSupertypes(store, key, type);
  }
  }

      private void expandSupertypes(Store store, String key, Class<?> type) {
      for (Class<?> supertype : ReflectionUtils.getSuperTypes(type)) {
          if (store.put(SubTypesScanner.class, supertype.getName(), key)) {
              if (log != null) log.debug("expanded subtype {} -> {}", supertype.getName(), key);
              expandSupertypes(store, supertype.getName(), supertype);
          }
      }
      ReflectionUtils.getSuperTypes(type) //方法查询到了父类

• 创建出一个Reflections含有store,filter,sacnners的Reflections

## 获取子类

/**
* targetInterface 需要查询子类的接口,
*/
Set<Class<?>> implClazz = reflections.getSubTypesOf((Class<Object>) targetInterface);

2.1.从store中获取目标接口的子类

store.getAll(SubTypesScanner.class, type.getName())

2.2.通过类加载器加载当前子类,当前类加载器为null,通过上述1.4.1的方法获取默认加载器

    public static <T> Set<Class<? extends T>> forNames(final Collection<String> classes, ClassLoader... classLoaders) {
        return classes.stream()
                .map(className -> (Class<? extends T>) forName(className, classLoaders))
                .filter(Objects::nonNull)
                .collect(Collectors.toCollection(LinkedHashSet::new));
    }

2.3 通过类全路径加载类

    public static Class<?> forName(String typeName, ClassLoader... classLoaders) {
        try { return classLoader.loadClass(type); }
    }

2.4 最后获取到了实现类的反射反射对象列表