Java Reflection의 이해

4 분 소요

이전 포스팅에서 장황하게 @hide, @SystemApi의 설명을 한 이유는 이 Reflection을 위해서였다.
우리 팀은 종종 Reflection을 통해서 API를 호출하는데, 사실 자주 쓰면서도 정확하게 이해하고 쓰지는 않았던 것 같다.

Reflection은 자바 런타임에 class name을 가져오고, object를 만들 수 있는 방법이다.

이전 포스팅에서 테스트했었던 Reflection의 예시다.

        WifiManager wifiManager = (WifiManager) this.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);

        try {
            Method method = wifiManager.getClass().getMethod("isConnectedMacRandomizationSupported");
            boolean result = (Boolean) method.invoke(wifiManager);
            Log.d(TAG, "Is supporting random MAC? " + result);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

이 예제는 getClass()를 통해 WifiManager의 클래스의 정보를 가져오고, getMethod()를 통해 해당 클래스에 정의되어있는 메소드 중 파라미터로 전달된 이름을 가진 메소드를 반환한다.
컴파일된 .class를 ClassLoader를 통해 JVM에 로드하고 Method area에 저장하며, 여기에 접근할 수 있도록 java.lang.reflect를 사용한다.
이 부분의 자세한 설명은 여기 참조

Oracle Java docs 의 튜토리얼에서는 Reflection을 아래와 같이 설명한다.

Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine or modify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine. This is a relatively advanced feature and should be used only by developers who have a strong grasp of the fundamentals of the language. With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible.

Java virtual machine에서 수행되는 애플리케이션의 런타임 동작을 검사하거나 수정하는 기능이고 고급 기능에 속한다.
실제로 Refelction은 굉장히 느리기 때문에, 너무 남용할 경우 시스템 성능의 저하를 발생시킨다.

getMethods, getMethod

클래스가 가지고 있는 public 메소드 각각에 해당하는 Method 객체의 배열을 반환

Method[] methods = wifiManager.getClass().getMethods();
for(Method method : methods) {
   Log.d(TAG, method.getName());
}

이렇게 호출했을 때

 01-27 18:24:21.242 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: addNetwork
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: addNetworkSuggestions
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: addOnWifiUsabilityStatsListener
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: addOrUpdatePasspointConfiguration
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: addSuggestionConnectionStatusListener
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: allowAutojoin
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: allowAutojoinGlobal
 01-27 18:24:21.243 D 10290 11791 11791 RandomMacTest: allowAutojoinPasspoint
 ...

주루룩 나온다.
첫 예시처럼 어떤 특정한 메소드를 호출하고 싶다면 예제처럼 직접 호출하면 되고, 만약 파라미터가 필요하다면

        WifiManager wifiManager = (WifiManager) this.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
        WifiConfiguration config = new WifiConfiguration();
        try {
            Method method = wifiManager.getClass().getMethod("updateNetwork", new Class[]{WifiConfiguration.class});
            method.invoke(wifiManager, new Object[]{config});
            Log.d(TAG, "Call updateNetwork");
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

메소드 객체와, 인자로 넘겨줄 배열을 만들면 된다. 만약에 이 함수의 파라미터가 하나 더 있다면 new Class 배열에 추가로 넣어주면 된다.
물론 이 예시는 함수 콜은 되지만 정상적으로 동작하지는 않는다. WifiConfiguration이 null일 경우 종료하도록 되어있다.

getFields, getField

메소드와 똑같다.

WifiManager wifiManager = (WifiManager) this.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
Field[] fields = wifiManager.getClass().getFields();
for(Field field : fields) {
   Log.d(TAG, field.getName());
}

해당 클래스에 있는 인자들의 배열을 리턴한다.

 01-27 18:56:45.618 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_LINK_CONFIGURATION_CHANGED
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_NETWORK_SETTINGS_RESET
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_PASSPOINT_LAUNCH_OSU_VIEW
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_PICK_WIFI_NETWORK
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_REQUEST_DISABLE
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_REQUEST_ENABLE
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_REQUEST_SCAN_ALWAYS_AVAILABLE
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_WIFI_NETWORK_SUGGESTION_POST_CONNECTION
 01-27 18:56:45.619 D 10290 31387 31387 RandomMacTest: ACTION_WIFI_SCAN_AVAILABILITY_CHANGED
 ...

특정 필드를 가져오거나, 변경하고싶다면 get, set을 하면 된다.
Wi-Fi network의 auto reconnect 여부를 결정하는 변수 allowAutojoin(default true다.)를 가져오고, 변경해 보았다.

WifiConfiguration config = new WifiConfiguration();
config.networkId = 100;
config.SSID = "Test";

try {
   Field field = config.getClass().getField("allowAutojoin");
   Log.d(TAG, "Before : " + config.SSID + " " + field.get(config));
   field.set(config, false);
   Log.d(TAG, "After : " + config.SSID + " " + field.get(config));
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
    e.printStackTrace();
}

임의의 WifiConfiguration을 만들고 대충 network ID랑 SSID를 넣어준 뒤
메소드와 동일하게 호출하였다.

 01-27 19:12:45.254 D 10290 2121 2121 RandomMacTest: Before : Test true
 01-27 19:12:45.254 D 10290 2121 2121 RandomMacTest: After : Test false

디폴트값으로 set 되었다가 변경 후 false로 잘 적용되었다.
앞으로 이 네트워크는 사용자가 수동으로 연결하기 전까지는 자동으로 연결되지 않을 것이다.

getDeclaredMethod, getDeclaredField

위 예제들은 모두 public 멤버들이었다.
만약 호출하려는 메소드나 필드가 private이라면 어떻게 해야할까?

WifiManager wifiManager = (WifiManager) this.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);

try {
   Field field = wifiManager.getClass().getDeclaredField("mVerboseLoggingEnabled");
   field.setAccessible(true);
   Log.d(TAG, "Verbose logging : " + field.get(wifiManager));
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
    e.printStackTrace();
}

getDeclaredField로 호출해주고, setAccessible를 true로 set하면 된다.
하지만 이 call은 불가능하다. 왜냐면 mVerboseLoggingEnabled는 hidden이기 때문에…
WifiManger와 WifiConfiguration에서 prviate이며, SystemApi인 멤버를 찾지 못했다.
하지만 private에 직접 접근하려는 사람이 있을까…?

단점

위에도 언급했듯이, Reflection은 강력한 기능이지만, 남발해서는 안된다.

Performance overhead
Reflection은 동적이다. 따라서 JVM optimization을 사용할 수 없다. 결과적으로 direct call보다 느리고, 빠른 성능이 요구되는 애플리케이션이라면 Refelction의 사용을 피해야한다.
Direct call / Binder call / Reflection call로 동일한 메소드를 호출했을 때,
속도는 Direct »»» Reflection call > Binder call 순으로 빨랐다. Binder call보다는 일반적으로 빠른 듯 하다.
여튼, Direct call과는 비교할 수 없을 정도로 느리다.
Security Restrictions
런타임 퍼미션이 필요한 경우가 있다.
Exposure of Internals
@hide, @SystemApi가 한 경우이다. 비공개 메소드나 필드에 접근하는 방식이기 때문에 결론적으로는 illegal한 방법이고, 이는 예기치 못한 부작용을 낳을 수 있다. 그리고 객체지향의 철학을 깨트리는 방법이기 때문에 업그레이드 등의 상황에서 정상동작을 보장할 수 없으며 아주 신중하게 사용해야한다.

이론은 이러하지만,, 개발을 하다보면 어쩔 수 없이 reflection을 최후의 수단으로 사용하게 되는 경우가 있다. 쓰되 알고 쓰자!

참조 : https://www.hanbit.co.kr/network/category/category_view.html?cms_code=CMS8811889310&cate_cd=

오류 지적은 언제나 환영입니다.

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YD

Java Reflection의 이해

getMethods, getMethod

getFields, getField

getDeclaredMethod, getDeclaredField

단점

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참고

Make build.gradle for Android Instrumented Test

Factory Method Pattern

Adapter Pattern

interface와 @interface의 차이