Reflection

2023. 6. 15. - Last update: 2025. 11. 30.

리플렉션은 자바 프로그램이 런타임에 자신의 구조(클래스, 인터페이스, 필드, 메서드 등)를 검사하고, 객체의 내부 속성을 조작할 수 있는 강력한 기능이다.

자바의 java.lang.reflect 패키지를 통해 제공
구체적인 클래스 타입을 알지 못하더라도 클래스 정보(메타데이터)에 접근하여 동적인 작업 수행 가능

스프링 프레임워크(Spring), 하이버네이트(Hibernate), Jackson 라이브러리 등이 내부적으로 이 기술을 적극 활용하여 DI(의존성 주입)나 객체 매핑을 수행한다.

핵심 동작 원리

JVM은 클래스 로더를 통해 클래스 파일을 읽어와 힙 메모리에 java.lang.Class 객체를 생성한다. 리플렉션은 이 Class 객체를 통해 클래스의 모든 정보에 접근한다.

flowchart LR
    Source[소스 코드 .java] -->|컴파일| Bytecode[바이트코드 .class]
    Bytecode -->|클래스 로딩| JVM_Heap[JVM Heap<br>Class 객체 생성]
    User[사용자 코드] -->|Reflection API 요청| JVM_Heap
    JVM_Heap -->|메타데이터 반환| User

주요 기능 및 사용법

리플렉션을 사용하기 위해서는 가장 먼저 조작하고자 하는 클래스의 Class 객체를 획득해야 한다.

클래스.class: 컴파일 타임에 타입을 알고 있을 때 사용
obj.getClass(): 런타임에 객체로부터 클래스 정보를 얻을 때 사용
Class.forName("패키지.클래스명"): 동적으로 클래스를 로딩할 때 사용

예제 코드

아래 코드는 리플렉션을 사용하여 private 필드를 수정하고 메서드를 호출하는 과정을 보여준다.

class ReflectionTarget {

    private String name = "Original Name";

    private void printName() {
        System.out.println("Current name: " + name);
    }
}

class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ReflectionTarget target = new ReflectionTarget();

        // 1. Class 객체 획득
        Class<?> clazz = target.getClass();
        System.out.println("Class Name: " + clazz.getName());

        // 2. Private 필드 접근 및 수정
        // getField는 public만 접근 가능하므로 getDeclaredField 사용
        Field field = clazz.getDeclaredField("name");

        // 중요: private 접근 권한 해제
        field.setAccessible(true);

        System.out.println("Before: " + field.get(target));
        field.set(target, "Changed Name"); // 값 수정
        System.out.println("After: " + field.get(target));

        // 3. Private 메서드 호출
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("printName");
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(target); // 메서드 실행
    }
}

장점

클래스와 인터페이스의 정보를 가져와서 사용할 수 있기 때문에 애플리케이션을 개발할 때 유연하게 할 수 있게 된다.

동적 객체 생성: 런타임 중 동적으로 객체를 생성하여 사용자의 입력이나 외부 파일에 따라 클래스를 동적으로 로딩하여 객체 생성 가능
클래스 정보 검사: 클래스의 구조를 검사하고, 필드와 메서드 정보를 가져와 동적 처리 가능
기존 동작 변경: 클래스의 private 필드나 메서드에 접근하여 값을 변경하거나 메서드 호출 가능

활용 사례(스프링 프레임워크)

실무 개발자가 직접 리플렉션을 사용하는 경우는 드물지만, 우리가 사용하는 대부분의 프레임워크와 라이브러리는 리플렉션을 기반으로 동작하여 개발 편의성을 높여준다.

의존성 주입(DI)
- 스프링의 @Autowired가 붙은 필드를 스캔하고, private임에도 불구하고 외부에서 생성한 객체를 주입해주는 원리
ORM(Object-Relational Mapping)
- 하이버네이트나 JPA가 데이터베이스 조회 결과를 자바 객체의 필드에 매핑할 때, 기본 생성자로 객체를 생성한 뒤 리플렉션으로 값 설정
JSON 직렬화/역직렬화
- Jackson이나 Gson 라이브러리가 JSON 데이터를 자바 객체로 변환할 때 필드명을 기준으로 매핑

단점 및 주의사항

강력한 기능을 제공하지만 그에 따른 비용과 위험이 존재하므로 일반적인 비즈니스 로직에는 사용을 지양해야 한다.

성능 오버헤드
- JVM의 JIT 컴파일러가 수행하는 최적화(인라인 등)를 적용 불가능
- 단순 메서드 호출보다 훨씬 느리므로, 반복 루프 내에서의 사용은 성능 저하 요인
컴파일 타임 검증 불가
- 클래스명이나 메서드명을 문자열로 전달하기 때문에, 오타가 있어도 컴파일 에러가 발생하지 않음
- 런타임에 ClassNotFoundException이나 NoSuchMethodException 등의 예외가 발생 가능
캡슐화 저해
- private 접근 제어자를 무시하고 내부 구현에 직접 접근 가능
- 객체지향 설계 원칙을 위반하며, 내부 구현 변경 시 리플렉션을 사용하는 외부 코드까지 깨질 위험이 커짐

참고자료

스프링 핵심 원리 - 고급편

Java