Java · 反射与动态代理

场景 1 · 自研轻量 ORM: 注解扫表 + 反射读写字段

报表服务不想为 200 张表引入 MyBatis 全家桶; 注解声明映射, 启动时扫一次缓存, 热路径零查找:

@Table("t_order")
public class Order {
    @Column("id")      private Long id;
    @Column("sku_id") private String skuId;      // 驼峰 ↔ 下划线由注解说了算
    @Transient        private BigDecimal feeCached; // 不落库的字段跳过
}
// 启动期解析一次: Field → 列名 缓存住, 运行期不再 getDeclaredFields
static Map<Field, String> columns(Class<?> clazz) {
    return Arrays.stream(clazz.getDeclaredFields())
        .filter(f -> f.isAnnotationPresent(Column.class))
        .peek(f -> f.setAccessible(true))               // 免掉每次 invoke 的访问检查
        .collect(toMap(f -> f, f -> f.getAnnotation(Column.class).value()));
}

读写各一行: f.set(o, rs.getObject(col, f.getType())) 与 f.get(o) 拼 SQL, 200 张表零手写映射。

场景 2 · 通用 CSV 导出器: 注解即标题, 字段序即列序

每张导出表手写表头/取值/空值处理, 改一个字段要动三处; 反射 + 注解一次收口:

static String toCsv(List<?> rows, Class<?> type) throws IllegalAccessException {
    List<Field> cols = new ArrayList<>();
    StringBuilder head = new StringBuilder();
    for (Field f : type.getDeclaredFields()) {
        Csv h = f.getAnnotation(Csv.class);
        if (h == null) continue;               // 没标注解 = 不导出, 新增字段默认安全
        f.setAccessible(true);
        cols.add(f); head.append(h.value()).append(',');
    }
    StringBuilder body = new StringBuilder(head).append('\n');
    for (Object row : rows) {
        for (Field f : cols)
            body.append(escape(f.get(row))).append(','); // 转义防 CSV 注入(= + - @ 开头)
        body.append('\n');
    }
    return body.toString();   // 大数据量换 Stream 逐行写出, 别攒内存
}

场景 3 · JDK 动态代理: 接口级限流 + 访问日志装饰器

给第三方支付接口加限流与审计, 不想改任何实现代码 — 12 行代理搞定:

@SuppressWarnings("unchecked")
PayApi limited = (PayApi) Proxy.newProxyInstance(
    loader, new Class<?>[]{PayApi.class},
    (proxy, method, args) -> {
        Limit lim = method.getAnnotation(Limit.class);      // 方法级 QPS 配置
        if (lim != null && !acquire(lim, method.getName()))
            throw new BizException(TOO_BUSY, Map.of("m", method.getName()));
        long t0 = System.nanoTime();
        try { return method.invoke(target, args); }
        catch (InvocationTargetException e) {
            throw (e.getCause() instanceof RuntimeException r) ? r
                  : new BizException(PAY_FAILED, Map.of(), e.getCause()); // 拆包再抛
        } finally { accessLog(method.getName(), t0); }
    });

场景 4 · ByteBuddy 给无接口的业务类织入监控

老代码 Payment 类没实现任何接口, JDK 代理无从下手; 子类代理 + 委托拦截:

Class<? extends Payment> enhanced = new ByteBuddy()
    .subclass(Payment.class)
    .method(ElementMatchers.isPublic().and(ElementMatchers.not(isSynthetic())))
    .intercept(MethodDelegation.to(new TimedInterceptor()))
    .make().load(loader).getLoaded();
Payment p = enhanced.getDeclaredConstructor().newInstance();

static class TimedInterceptor {
    @RuntimeType public Object intercept(@SuperCall Callable<?> call) throws Exception {
        long t0 = System.nanoTime();
        try { return call.call(); }
        finally { metrics.observe(System.nanoTime() - t0); } // P99 直方图埋点
    }
}
// 注意: 生成的是子类实例, 别再 new 原类 — 拦截就白做了

场景 5 · 运行时注解做路由注册 (mini MVC)

Spring MVC 扫 @RequestMapping 的本质就是这段; 启动期建索引, 运行期 O(1) 派发:

static Map<String, Handler> scan(Class<?>... controllers) {
    Map<String, Handler> routes = new HashMap<>();
    for (Class<?> c : controllers)
        for (Method m : c.getDeclaredMethods()) {
            Get g = m.getAnnotation(Get.class);          // @Retention 必须 RUNTIME
            if (g != null) {
                m.setAccessible(true);
                routes.put(g.value(), new Handler(c, m));  // "GET /orders/:id" → 方法
            }
        }
    return routes;   // 启动时校验路由冲突, 快速失败优于 404 玄学
}
// 派发: routes.get(path).invoke(controllerInstance, boundArgs)

场景 6 · Method 缓存 + setAccessible 的性能优化 (基准对比)

规则引擎每请求反射调用 500 次, profiler 显示 40% CPU 在 getDeclaredMethod; 缓存改造:

// 差: 每次调用都查找 (遍历方法表 + 权限检查 + 参数匹配)
Method m = target.getClass().getDeclaredMethod("pay", long.class);
m.invoke(target, 100L);

// 好: static final 缓存 + 一次性 setAccessible
private static final Method PAY;
static {
    try { PAY = Payment.class.getDeclaredMethod("pay", long.class);
           PAY.setAccessible(true); }
    catch (NoSuchMethodException e) { throw new ExceptionInInitializerError(e); }
}
// JMH 量级: 裸查找 ~30ns → 缓存+免检查 ~6ns → MethodHandle ~3ns → 直接调用 ~1ns
PAY.invoke(target, 100L);   // 压测: 热路径 CPU 从 40% 降到 8%

场景 7 · 反射对象 diff: 审计日志的变更留痕

工单审核要展示"改了哪些字段, 从什么改成什么"; 不想为每个 DTO 手写 equals/diff:

static Map<String, Object[]> diff(Object before, Object after) throws IllegalAccessException {
    Map<String, Object[]> changes = new LinkedHashMap<>();
    for (Field f : before.getClass().getDeclaredFields()) {
        if (Modifier.isStatic(f.getModifiers()) || f.isAnnotationPresent(Transient.class))
            continue;                                  // 静态/瞬态不参与 diff
        f.setAccessible(true);
        Object a = f.get(before), b = f.get(after);
        if (!Objects.equals(a, b)) changes.put(f.getName(), new Object[]{a, b});
    }
    return changes;   // 审计日志: {amount=[100, 80], status=[NEW, PAID]}
}

场景 8 · 插件化 SPI: 新支付渠道丢 jar 即生效

支付渠道频繁新增, 不想每次改主工程代码发版; ServiceLoader 按声明发现实现:

// 每个渠道 jar 内: META-INF/services/com.x.PaymentChannel 写实现类全限定名
ServiceLoader<PaymentChannel> channels = ServiceLoader.load(PaymentChannel.class);
for (PaymentChannel ch : channels) {           // 懒加载: 迭代到才实例化
    if (ch.supports(payType)) return ch;    // 新渠道 = 提供新 jar, 主工程零改动
}
throw new BizException(CHANNEL_NOT_FOUND, Map.of("type", payType));
// 与类加载页衔接: ServiceLoader 走线程上下文类加载器, 打破双亲委派让"父级"能看到"子级"实现
// 隔离要求高时换自定义 ClassLoader 每渠道一个命名空间, 避免依赖版本互相踩

场景 9 · 字段白名单脱敏: 注解标记敏感字段, 出口统一打码

客服后台日志把手机号/身份证打全了, 合规整改; 反向白名单 — 标了才放行:

static Map<String, Object> safeView(Object o) throws IllegalAccessException {
    Map<String, Object> out = new LinkedHashMap<>();
    for (Field f : o.getClass().getDeclaredFields()) {
        f.setAccessible(true);
        Object v = f.get(o);
        if (f.isAnnotationPresent(Sensitive.class))       // 敏感标记
            v = mask(v, f.getAnnotation(Sensitive.class).policy()); // 手机/证件/卡号各有掩码策略
        out.put(f.getName(), v);
    }
    return out;   // 出口(日志/工单/客服页)统一走 safeView, 新字段默认全显 — 评审卡 @Sensitive
}

场景 10 · 测试里注入私有字段 (边界内允许的反射)

遗留代码把 Clock 写死在字段里, 没有构造器入口; 先用反射救测试, 再推动还债:

OrderService svc = new OrderService(repo);   // 遗留: clock 字段 private final
Field f = OrderService.class.getDeclaredField("clock");
f.setAccessible(true);                       // JDK 16+ 需 --add-opens 测试 JVM 参数
f.set(svc, Clock.fixed(Instant.parse("2026-01-01T00:00:00Z"), ZoneOffset.UTC));
// 断言"过期判断"不再碰运气: 时间被钉死, 测试可重复
assertTrue(svc.isExpired(order));
// 边界: 这招只准在测试用; 生产代码靠构造器注入. 大量这么写 = 可测性欠债, 回头补构造器参数