[Java] 김영한의 실전 자바 - 고급 2편 섹션13 리플렉션

본문은 인프런 김영한T 자바 고급편2을 공부하고 직접 정리한 내용입니다:)

이번 강의에서는 간단한 클라이언트-서버 네트워크 프로그램을 만들어보자.

⬛ 리플렉션 개념

🟢 리플렉션

Java 프로그램이 실행 중에 자기 자신을 들여다보고, 구조를 분석하거나 조작할 수 있는 기능을 의미한다.

이를 통해 클래스, 메서드, 필드 등의 메타데이터를 동적으로 탐색하거나 실행할 수 있다.

 

🟢 리플렉션 제공 기능

1. 클래스 정보 조회:
   • 클래스 이름, 부모 클래스, 구현된 인터페이스, 패키지 정보를 얻을 수 있음.
   • 메서드, 필드, 생성자 등의 정보를 조회할 수 있음.
2. 메서드 호출:
   • 특정 메서드의 이름을 통해 런타임에 메서드를 동적으로 실행할 수 있음.
3. 필드 값 변경:
   • 객체의 필드 값을 직접 변경하거나 읽을 수 있음.
4. 객체 생성:
   • 특정 클래스의 생성자를 이용해 객체를 동적으로 생성할 수 있음.

⬛ 클래스 메타데이터 조회

public class BasicV1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1. 클래스에서 찾기
        Class<BasicData> basicDataClass1 = BasicData.class;
        System.out.println("basicDataClass1 = " + basicDataClass1);

        // 2. 인스턴스에서 찾기
        BasicData basicInstance = new BasicData();
        Class<? extends BasicData> basicDataClass2 = basicInstance.getClass();
        System.out.println("basicDataClass2 = " + basicDataClass2);

        // 3. 문자로 찾기
        String className = "reflection.data.BasicData"; // 패키지명 포함
        Class<?> basicDataClass3 = Class.forName(className);
        System.out.println("basicDataClass3 = " + basicDataClass3);
    }
}

⬛ 클래스 기본 정보 탐색

public class BasicV2 {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
		// 클래스 정보를 가져옵니다.
		Class<BasicData> basicData = BasicData.class;

		// 클래스 이름 출력
		System.out.println("basicData.getName() = " + basicData.getName());

		// 간단한 클래스 이름 출력 (패키지 제외)
		System.out.println("basicData.getSimpleName() = " + basicData.getSimpleName());

		// 클래스가 속한 패키지 정보 출력
		System.out.println("basicData.getPackage() = " + basicData.getPackage());

		// 부모 클래스 정보 출력
		System.out.println("basicData.getSuperclass() = " + basicData.getSuperclass());

		// 클래스가 구현한 인터페이스 목록 출력
		System.out.println("basicData.getInterfaces() = " + Arrays.toString(basicData.getInterfaces()));

		// 이 클래스가 인터페이스인지 여부 출력
		System.out.println("basicData.isInterface() = " + basicData.isInterface());

		// 이 클래스가 열거형(enum)인지 여부 출력
		System.out.println("basicData.isEnum() = " + basicData.isEnum());

		// 이 클래스가 애노테이션인지 여부 출력
		System.out.println("basicData.isAnnotation() = " + basicData.isAnnotation());

		// 클래스의 접근 제어자 및 기타 수정자 정보를 숫자로 반환 (1은 public 접근 제어자)
		int modifiers = basicData.getModifiers();
		System.out.println("basicData.getModifiers() = " + modifiers);

		// 클래스가 public 인지 확인
		System.out.println("isPublic = " + Modifier.isPublic(modifiers));

		// 수정자를 문자열로 변환하여 출력
		System.out.println("Modifier.toString() = " + Modifier.toString(modifiers));
	}
}

⬛ 메서드 탐색과 동적 호출

🔷 메서드 탐색

public class MethodV1 {
    public static void main(String[] args) {
        Class<BasicData> helloClass = BasicData.class;

        System.out.println("====== methods() =====");
        Method[] methods = helloClass.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("method = " + method);
        }

        System.out.println("====== declaredMethods() =====");
        Method[] declaredMethods = helloClass.getDeclaredMethods();
        for (Method method : declaredMethods) {
            System.out.println("declaredMethod = " + method);
        }
    }
}

 

• getMethods():
  • public 메서드만 반환하며, 상속된 메서드도 포함.
• getDeclaredMethods():
  • 클래스에서 선언된 모든 메서드를 반환하며, 접근 제어자에 관계없이 포함.

🔷 동적 메서드 호출

public class MethodV2 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        BasicData helloInstance = new BasicData();
        Class<? extends BasicData> helloClass = helloInstance.getClass();

        String methodName = "hello";
        Method method1 = helloClass.getDeclaredMethod(methodName, String.class);
        Object returnValue = method1.invoke(helloInstance, "hi");
        System.out.println("returnValue = " + returnValue);
    }
}

getDeclaredMethod() 로 특정 메서드를 찾고, invoke()로 실행 가능.

• 예: "hello"라는 메서드를 실행하고 hi라는 인자를 전달.

 

⬛ 필드 탐색과 값 변경

public class FieldV2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        User user = new User("id1", "userA", 20);
        System.out.println("기존 이름 = " + user.getName());

        Class<? extends User> aClass = user.getClass();
        Field nameField = aClass.getDeclaredField("name");

        // private 필드 접근 허용
        nameField.setAccessible(true);
        nameField.set(user, "userB");

        System.out.println("변경된 이름 = " + user.getName());
    }
}

 

• 필드 탐색: getDeclaredField("name")으로 특정 필드를 찾는다.
• 값 변경: setAccessible(true)로 private 필드에 접근 후 값을 변경한다.

 

⬛ 리플렉션 활용 예제

public class FieldUtil {
    public static void nullFieldToDefault(Object target) throws IllegalAccessException {
        Class<?> aClass = target.getClass();
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field field : declaredFields) {
            field.setAccessible(true);
            if (field.get(target) == null) {
                if (field.getType() == String.class) {
                    field.set(target, "");
                } else if (field.getType() == Integer.class) {
                    field.set(target, 0);
                }
            }
        }
    }
}

기능: 객체의 필드 값을 탐색하고, null인 경우 기본값으로 초기화합니다.

• String → ""
• Integer → 0

⬛ 생성자 탐색과 객체 생성

public class ConstructV2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> aClass = Class.forName("reflection.data.BasicData");
        Constructor<?> constructor = aClass.getDeclaredConstructor(String.class);
        constructor.setAccessible(true);
        Object instance = constructor.newInstance("hello");

        Method method1 = aClass.getDeclaredMethod("call");
        method1.invoke(instance);
    }
}

 

• 생성자 탐색: getDeclaredConstructor()로 특정 생성자를 찾는다.
• 객체 생성: newInstance()로 해당 생성자를 사용해 객체를 만든다.

⬛ 기존 코드 개선 - 맵핑의 번거로움

문제점: 기존 방식에서는 URL 요청 경로마다 특정 서블릿 클래스를 매핑해야 했다.

servletManager.add("/site1", new Site1Servlet());
servletManager.add("/site2", new Site2Servlet());
servletManager.add("/search", new SearchServlet());

 

해결:

1. 리플렉션으로 동적 메서드 호출

URL 경로와 메서드 이름이 동일하다면, 리플렉션을 통해 해당 메서드를 호출한다. 필요시 컨트롤러도 하는일별로 나눈다.

• URL /site1 → 메서드 site1() 호출.
• URL /search → 메서드 search() 호출.

public class ReflectController {
    public void site1(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        response.writeBody("<h1>site1</h1>");
    }

    public void site2(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        response.writeBody("<h1>site2</h1>");
    }

    public void search(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        String query = request.getParameter("q");
        response.writeBody("<h1>Search</h1>");
        response.writeBody("<ul>");
        response.writeBody("<li>query: " + query + "</li>");
        response.writeBody("</ul>");
    }
}

 

2. 리플렉션 서블릿 구현

public class ReflectionServlet implements HttpServlet {
    private final List<Object> controllers;

    public ReflectionServlet(List<Object> controllers) {
        this.controllers = controllers;
    }

    @Override
    public void service(HttpRequest request, HttpResponse response) throws IOException {
        String path = request.getPath(); // URL 요청 경로
        for (Object controller : controllers) {
            Class<?> aClass = controller.getClass();
            Method[] methods = aClass.getDeclaredMethods();

            for (Method method : methods) {
                String methodName = method.getName();
                if (path.equals("/" + methodName)) {
                    invoke(controller, method, request, response);
                    return;
                }
            }
        }
        throw new PageNotFoundException("request=" + path);
    }

    private static void invoke(Object controller, Method method, HttpRequest request, HttpResponse response) {
        try {
            method.invoke(controller, request, response);
        } catch (InvocationTargetException | IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

 

요청 URL 경로 (path)와 메서드 이름 (method.getName())을 비교하여 일치하는 메서드를 찾는다.
찾은 메서드를 invoke()를 통해 동적으로 호출한다.

 

해결

• URL과 메서드 이름이 자동으로 매핑되므로, 추가적인 설정 없이도 새로운 메서드만 작성하면 된다.
• 예: 새로운 URL /newFeature가 추가되면, ReflectController 클래스에 newFeature() 메서드를 작성하면 동작한다.

⬛ 기존 코드 개선 - 클래스당 하나의 기능

문제점: 기존 방식에서는 URL 요청 경로마다 특정 서블릿 클래스를 매핑해야 했다.

public class Site1Servlet implements HttpServlet {
    @Override
    public void service(HttpRequest request, HttpResponse response) throws IOException {
        response.writeBody("<h1>site1</h1>");
    }
}

public class Site2Servlet implements HttpServlet {
    @Override
    public void service(HttpRequest request, HttpResponse response) throws IOException {
        response.writeBody("<h1>site2</h1>");
    }
}

 

 

해결: 컨트롤러 통합

public class ReflectController {
    public void site1(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        response.writeBody("<h1>site1</h1>");
    }

    public void site2(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        response.writeBody("<h1>site2</h1>");
    }

    public void search(HttpRequest request, HttpResponse response) {
        String query = request.getParameter("q");
        response.writeBody("<h1>Search</h1>");
        response.writeBody("<ul>");
        response.writeBody("<li>query: " + query + "</li>");
        response.writeBody("</ul>");
    }
}

 

⬛ 정리

맵핑 문제

• URL 경로와 메서드 이름을 동적으로 연결하여, 매번 매핑 작업을 할 필요가 없다.
• 리플렉션을 사용해 URL 요청에 맞는 메서드를 런타임에 찾아 실행한다.

한 클래스당 한 기능 문제

• 하나의 클래스에 여러 관련 기능을 포함할 수 있도록 설계한다.
• 필요에 따라 기능을 논리적으로 분리된 컨트롤러로 나누되, 같은 유형의 기능은 한 클래스로 관리하여 코드 중복을 줄이고 유지보수를 간편하게 한다.

서블릿매니저 역할

 

• URL 요청이 들어오면, 매니저는 URL을 확인한다.
• ReflectController에서 URL과 이름이 같은 메서드를 찾아 실행한다.
• 서블릿 매니저가 URL과 메서드를 자동으로 매핑하기 때문에, 매핑 관리의 번거로움을 줄인다.