Java内省之Introspector解读

2022-11-28 13:03 开发作者：穿白衬衣的少年

Java内省之Introspector

在JavaBean规范中有如下描述：

大意是java默认情况下jdk使用低级的反射机制来分析Bean，为了方便其他人分析bean，java提供了一个内省类Introspector，使用Introspector的getBeanInfo方法可以获取一个封装了bean信息（包括属性和方法）的BeanInfo对象。

Introspector使用不当导致内存泄露的风险

框架几乎都使用了Introspector类来实现灵活性，但是Introspector在获取beanInfo对象时，为了提高性能使用了缓存保存beanInfo：

public static BeanInfo getBeanInfo(Class<?> beanClass)
    throws IntrospectionException
  {
    if (!ReflectUtil.isPackageAccessible(beanClass)) {
      return (new Introspector(beanClass, null, USE_ALL_BEANINFO)).getBeanInfo();
    }
    ThreadGroupContext context = ThreadGroupContext.getContext();
    BeanInfo beanInfo;
    synchronized (declaredMethodCache) {
     android beanInfo = context.getBeanInfo(beanClass);
    }
    if (beanInfo == null) {
      beanInfo = new Introspector(beanClass, null, USE_ALL_BEANINFO).getBeanInfo();
      synchronized (declaredMethodCache) {
        context.putBeanInfo(beanClass, beanInfo);
      }
    }
    return beanInfo;
  }

缓存使用ThreadGroupContext——线程组级别共享，类似与ThreadLocal。

内部使用WeakHashMap——key为弱引用来保存beanInfo，其中使用class作为key，beanInfo作为value。

同时使用WeakIdentityMap保存ThreadGroupContext对象（应该是ThreadGroupContext对象的hash值）与WeakHashMap的映射关系，也就是说不同线程组相互隔离：

final class ThreadGroupContext {
//WeakIdentityMap 判断key是否重复只判断hash是否相等，不调用equals
  private static final WeakIdentityMap<ThreadGroupContext> contexts = new WeakIdentityMap<ThreadGroupContext>() {
    protected ThreadGroupContext create(Object key) {
      return new ThreadGroupContext();
    }
  };

  /**
  * Returns the appropriate {@code ThreadGroupContext} for the caller,
  * as determined by its {@code ThreadGroup}.
  *
  * @return the application-dependent context
  */
  static ThreadGroupContext getContext() {
    return contexts.get(Thread.currentThread().getThreadGroup());
  }
。
。
。
}

但是beanInfo中持有class对象，因此WeakHashMap的弱引用失效，Introspector提供了清除缓存的方法flushCaches。

但有些框架在使用Introspector之后并没有清除缓存

在spring中有如下描述：

/**
* Listener that flushes the JDK's {@link java.beans.Introspector JavaBeans Introspector}
* cache on web app shutdown. Register this listener in your {@code web.XML} to
* guarantee proper release of the web application class loader and its loaded classes.
*
* <p>If the JavaBeans Introspector has been used to analyze application classes,
* the system-level Introspector cache will hold a hard reference to those classes.
* Consequently, those classes and the web application class loader will not be
* garbage-collected on web app shutdown! This listener performs proper cleanup,
* to allow for garbage collection to take effect.
*
* <p>Unfortunately, the only way to clean up the Introspector is to flush
* the entire cache, as there is no way to specifically determine the
* application's classes referenced there. This will remove cached
* introspection results for all other applications in the server too.
*
* <p>Note that this listener is <i>not</i> necessary when using Spring's beans
* infrastructure within the application, as Spring's own introspection results
* cache will immediately flush an analyzed class from the JavaBeans Introspector
* cache and only hold a cache within the application's own ClassLoader.
*
* Although Spring itself does not create JDK Introspector leaks, note that this
* listener should nevertheless be used in scenarIOS where the Spring framework classes
* themselves reside in a 'common' ClassLoader (such as the system ClassLoader).
* In such a scenario, this listener will properly clean up Spring's introspection cache.
*
* <p>Application classes hardly ever need to use the JavaBeans Introspector
* directly, so are normally not the cause of Introspector resource leaks.
* Rather, many libraries and frameworks do not clean up the Introspector:
* e.g. Struts and Quartz.
*
* <p>Note that a single such Introspector leak will cause the entire web
* app class loader to not get garbage collected! This has the consequence that
* you will see all the application's static class resources (like singletons)
* around after web app shutdown, which is not the fault of those classes!
*
* <p>This listener should be registered as the first one in {@code web.xml},
* before any application listeners such as Spring's ContextLoaderListener.
*http://www.devze.com This allows the listener to take full effect at the right time of the lifecycle.

大意是在web应用中使用Introspector分析bean，当web应用停止时（这里应该指的是正常销毁，而非杀死进程暴力销毁），由于Introspector持有被分析bean的强引用，导致bean以及加载bean的classload无法被gc，造成内存泄露。

个人猜想，如果web应用停止之后，main方法运行结束，jvm退出应该不存在内存泄露的情况。但是，当web服务销毁之后main方法还在执行，那么就出现内存泄露。例如在一个tomcat中部署多个应用，在tomcat的manager App 页面关闭应用就会导致内存泄露。

大部分框架在创建线程池的时候都继承parentThreadGroup，因此即使使用WeakIdentityMap保存ThreadGroup对象的软引用与WeakHashMap的映射关系，但其他未关闭的web应用仍然持有ThreadGroup的强引用，因此WeakIdentityMap中的beanInfo缓存不会被回收——内存泄露。

IntrospectorCleanupListener

为了解决其他框架如：

Struts和Quartz（大部分博客均指出这两个框架使用Introspector后没有flushCaches，但我没有考证），一心为我们考虑的spring提供了解决方案 ——IntrospectorCleanupListener：

public class IntrospectorCleanupListener implements ServletContextListener {

  @Override
  public void contextInitialized(ServletConte开发者_开发培训xtEvent event) {
    CachedIntrospectionResults.acceptClassLoader(Thread.currenthttp://www.devze.comThread().getContextClassLoader());
  }

  @Override
  public void contextDestroyed(ServletContextEvent event) {
    CachedIntrospectionResults.clearClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
    Introspector.flushCaches();
  }
}

IntrospectorCleanupListener是servletContext的监听器，在servletContext销毁时，会执行contextDestroyed方法，调用Introspector.flushCaches()，防止内存泄露。

spring同时说明spring框架没有使用Introspector的缓存，而是使用Introspector分析bean之后，随即清理了Introspector缓存，并使用自己的缓存逻辑进行缓存，应该就是

CachedIntrospectionResults.acceptClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader())

这行代码实现——未考证，因此spring声明在只使用spring框架时不需要考虑introspector导致内存泄露的问题。

但个人认为，如果某个框架在创建自己的线程池时，传入了新的ThreadGroup对象，那么IntrospectorCleanupListener 可能也无法工作。

Java内省Introspector应用

IntroSpecor介绍

内省(IntroSpector)是Java语言对JavaBean 类属性、事件的一种缺省处理方法。

例如类A中有属性name, 那我们可以通过getName,setName 来得到其值或者设置新的值。

通过getName/setName 来访问name属性，这就是默认的规则。

Java中提供了一套API 用来访问某个属性的getter/setter方法，通过这些API 可以使你不需要了解这个规则，这些API存放于包java.beans 中。

Class Diagram

Java内省之Introspector解读

一般的做法是通过类Introspector的getBeanInfo方法获取某个对象的BeanInfo 信息,然后通过BeanInfo来获取属性的描述器(PropertyDescriptor),通过这个属性描述器就可以获取某个属性对应的getter/setter方法,然后我们就可以通过反射机制来调用这些方法。

我们又通常把javabean的实例对象称之为值对象（Value Object），因为这些bean中通常只有一些信息字段和存储方法，没有功能性方法。

一个JavaBean类可以不当JavaBean用，而当成普通类用。JavaBean实际就是一种规范，当一个类满足这个规范，这个类就能被其它特定的类调用。一个类被当作javaBean使用时，JavaBean的属性是根据方法名推断出来的，它根本看不到java类内部的成员变量。去掉set前缀，然后取剩余部分，如果剩余部分的第二个字母是小写的，则把剩余部分的首字母改成小的。

除了反射用到的类需要引入外，内省需要引入的类如下所示，它们都属于java.beans包中的类，自己写程序的时候也不能忘了引入相应的包或者类。

简单示例1

下面代码片断是设置某个JavaBean类某个属性的关键代码：

package com.jasun.test;
 
 import java.beans.BeanInfo;
 import java.beans.IntrospectionException;
 import java.beans.Introspector;
 import java.beans.PropertyDescriptor;
 import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
 import java.lang.reflect.Method;
 
 import org.apache.commons.beanutils.BeanUtils;
 
 
 publicclass IntrospectorTest {
 
publi static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, 
        IntrospectionException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
        
        UserInfo userInfo=new UserInfo("zhangsan", "123456");
        String propertyName="userName";
        Object retVal=getProperty(userInfo, propertyName);
        System.out.println("retVal="+retVal); //retVal=zhangsan
         
        Object value="abc";
        setProperty(userInfo, propertyName, value);
        retVal=getProperty(userInfo, propertyName);
        System.out.println("retVal="+retVal); //retVal=abc
 
           //使用BeanUtils工具包操作JavaBean
        String userName=BeanUtils.getProperty(userInfo, propertyName);
        System.out.println("userName="+userName);
        Bewww.devze.comanUtils.setProperty(userInfo, propertyName, "linjiqin");
        userName=BeanUtils.getProperty(userInfo, propertyName);
        System.out.println("userName="+userName);
    }
    
/**
     * 设置属性
     * 
     * @param clazz 对象名
     * @param propertyName 属性名
     * @param value 属性值
*/
private static void setProperty(Object clazz, String propertyName, Object value) 
throws IntrospectionException,IllegalAccessException, InvocationTargetException{
//方法一
 /*PropertyDescriptor pd=new PropertyDescriptor(propertyName, clazz.getClass());
        Method methodSet=pd.getWriteMethod();
        methodSet.invoke(clazz, value);*/
        
//方法二
         BeanInfo beanInfo=Introspector.getBeanInfo(clazz.getClass());
        PropertyDescriptor[] pds=beanInfo.getPropertyDescriptors();
for(PropertyDescriptor pd:pds){
if(propertyName.equals(pd.getName())){
                Method methodSet=pd.getWriteMethod();
                methodSet.invoke(clazz, value);
break;
            }
        }
    }
    
/**
     * 获取属性
     * 
     * @param clazz 对象名
     * @param propertyName 属性名
     * @return
     * @throws IntrospectionException 
     * @throws InvocationTargetException 
     * @throws IllegalAccessException 
     * @throws IllegalArgumentException 
*/
private static Object getProperty(Object clazz, String propertyName) 
throws IntrospectionException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InvocationTargetException{
//方法一
 /*PropertyDescriptor pd=new PropertyDescriptor(propertyName, clazz.getClass());
        Method methodGet=pd.getReadMethod();
        return methodGet.invoke(clazz);*/
        
//方法二
         Object retVal=null;
        BeanInfo beanInfo=Introspector.getBeanInfo(clazz.getClass());
        PropertyDescriptor[] pds=beanInfo.getPropertyDescriptors();
for(PropertyDescriptor pd:pds){
if(propertyName.equals(pd.getName())){
                Method methodGet=pd.getReadMethod();
                retVal=methodGet.invoke(clazz);
break;
            }
        }
return retVal;
    }
    
}

UserInfo类

package com.ljq.test;
 
publicclass UserInfo {
private String userName;
private String pwd;
 
public UserInfo(String userName, String pwd) {
    super();
    this.userName = userName;
   this.pwd = pwd;
    }
 
public String getUserName() {
    return userName;
    }
 
publicvoid setUserName(String userName) {
    this.userName = userName;
    }
 
public String getPwd() {
    return pwd;
    }
 
publicvoid setPwd(String pwd) {
    this.pwd = pwd;
    }
 
}

简单示例2：:（仅作参考）

package com.siyuan.jdktest;
 
import java.beans.BeanDescriptor;
import java.beans.BeanInfo;
import java.beans.IntrospectionException;
import java.beans.Introspector;
import java.beans.MethodDescriptor;
import java.beans.PropertyDescriptor;
import java.lang.reflect.Method;
 
class Person {
 
 private String name;
 
 private int age;
 
 /**
  * @return the age
  */
 public int getAge() {
  return age;
 }
 
 /**
  * @param age the age to set
  */
 public void setAge(int age) {
  this.age = age;
 }
 
 /**
  * @return the name
  */
 public String getName() {
  return name;
 }
 
 /**
  * @param name the name to set
  */
 public void setName(String name) {
  this.name = name;
 }
 
}
 
public class IntrospectorTest {
 
 /**
  * @param args
  * @throws IntrospectionException
  */
 public static void main(String[] args) throws IntrospectionException {
  // TODO Auto-generated method stub
  BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(Person.class);
  
  System.out.println("BeanDescriptor===========================================");
  BeanDescriptor beanDesc = beanInfo.getBeanDescriptor();
  Class cls = beanDesc.getBeanClass();
  System.out.println(cls.getName());
  
  System.out.println("MethodDescriptor===========================================");
  MethodDescriptor[] methodDescs = beanInfo.getMethodDescriptors();
  for (int i = 0; i < methodDescs.length; i++) {
   Method method = methodDescs[i].getMethod();
   System.out.println(method.getName());
  }
  
  System.out.println("PropertyDescriptor===========================================");
  PropertyDescriptor[] propDescs = beanInfo.getPropertyDescriptors();
  for (int i = 0; i < propDescs.length; i++) {
   Method methodR = propDescs[i].getReadMethod();
   if (methodR != null) {
    System.out.println(methodR.getName());
   }
   Method methodw = propDescs[i].getWriteMethod();
   if (methodW != null) {
    System.out.println(methodW.getName());
   }
  }
 }
 
}

运行结果

BeanDescriptor===========================================
com.siyuan.jdktest.Person
MethodDescriptor===========================================
hashCode
setAge
equals
wait
wait
notify
getClass
toString
getAge
notifyAll
setName
wait
getName
PropertyDescriptor===========================================
getAge
setAge
getClass
getName
setName

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。

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