Java反射

JDK8 Reflect API (opens new window)

1. 反射机制概念

反射机制允许程序在运行时取得任何一个已知名称 class 的内部信息，包括包括其 modifiers (修饰符)，fields (属性)，methods (方法)等，并可于运行时改变属性内容或调用方法。那么我们便可以更灵活的编写代码，代码可以在运行时装配，无需在组件之间进行源代码链接，降低代码的耦合度；反射使用不当会造成很高的资源消耗！

优点 ： 可以让咱们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利

缺点 ：让我们在运行时有了分析操作类的能力，这将增加了安全问题。比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。另外，反射的性能也要稍差点，不过，对于框架来说实际是影响不大的。

2. 反射的应用场景

反射之所以被称为框架的灵魂，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制和动态代理，动态代理的实现也依赖反射；

Java 中的一大利器「注解」的实现也用到了反射。

3. Class类

3.1 反射机制相关类

反射机制的相关类在 java.lang.reflect.* 包下。

与反射机制相关的重要的类

类	含义
java.lang.Class	代表整个字节码
java.lang.reflect.Method	代表字节码中的方法字节码
java.lang.reflect.Constructor	代表字节码中的构造方法字节码
java.lang.reflect.Field	代表字节码中的属性字节码

注：必须先获得Class才能获取Method、Constructor、Field

3.2 理解Class对象

要想理解反射，首先要理解 Class 类，因为 Class 类是实现反射的基础。

在程序运行期间，JVM 始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识，这个信息跟踪着每个对象所属的类的完整结构信息，包括包名、类名、实现的接口、拥有的方法和字段等。可以通过专门的 Java 类访问这些信息，这个类就是 Class 类。我们可以把 Class 类理解为类的类型，一个 Class 对象，称为类的类型对象，一个 Class 对象对应一个加载到 JVM 中的一个 .class 文件。

我们编写的 .java 程序代码通过 javac 编译器编为 .class 字节码文件。类的加载过程就是 JVM 加载一个 .class 文件的过程，该过程可分为以下3步：加载、链接和初始化。

在类的加载阶段，JVM会在堆中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。需要注意的是，每个类只有一个 Class 对象。

那么在加载完一个类后，堆内存的方法区就产生了一个 Class 对象，这个对象就包含了完整的类的结构信息，我们可以通过这个 Class 对象看到类的结构，就好比一面镜子。所以我们形象的称之为：反射。

在通常情况下，一定是先有类再有对象，我们把这个通常情况称为 “正”。那么反射中的这个 “反” 我们就可以理解为根据对象找到对象所属的类。

3.3 获取Class对象

从 Class 类的源码可以看出，它的构造函数是私有的，也就是说只有 JVM 可以创建 Class 类的对象，我们不能像普通类一样直接 new 一个 Class 对象。

public final class Class<T> implements java.io.Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement {
    ...
    /*
     * 私有化构造器，只能由JVM创建Class对象，这个构造不会被使用，它会防止空参构造器的自动生成
     */
    private Class(ClassLoader loader) {
        classLoader = loader;
    }

我们只能通过已有的类来得到一个 Class类对象，Java 提供了四种方式：

1. 知道具体类

Class clazz = TargetObject.class;

2. 通过 Class.forName()传入类的全路径获取

Class clazz = Class.forName("com.xxx.TargetObject");

3. 通过对象实例 instance.getClass() 获取

TargetObject o = new TargetObject();
Class clazz = o.getClass();

4. 通过类加载器 xxxClassLoader.loadClass() 传入类路径获取

Class clazz = ClassLoader.loadClass("com.xx.TargetObject");

注意：通过类加载器获取 Class 对象不会进行初始化，意味着不进行包括初始化等一系列步骤，静态代码块和静态对象不会得到执行

4. 反射的基本操作

创建一个我们要使用反射操作的类 TargetObject

package com.zqc;

public class TargetObject {
    private String value;

    public TargetObject() {
        value = "Reflect";
    }

    public void publicMethod(String s) {
        System.out.println(s);
    }

    private void privateMethod() {
        System.out.println("value is " + value);
    }
}

使用反射操作这个类的方法以及参数

package com.zqc;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        /*
         * 获取 TargetObject 类的 Class 对象并且创建 TargetObject 类实例
         */
        Class<?> targetClass = Class.forName("com.zqc.TargetObject");
        TargetObject targetObject = (TargetObject) targetClass.newInstance();

        /*
         * 获取 TargetObject 类中定义的所有方法
         */
        Method[] methods = targetClass.getDeclaredMethods();
        System.out.println("-----------获取类中的所有方法-----------");
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method.getName());
        }

        /*
         * 获取指定方法并调用
         */
        System.out.println("-----------调用publicMethod-----------");
        Method publicMethod = targetClass.getDeclaredMethod("publicMethod", String.class);
        publicMethod.invoke(targetObject, "publicTest");

        /*
         * 获取指定参数并对参数进行修改
         */
        Field field = targetClass.getDeclaredField("value");
        // 为了对类中的参数进行修改我们取消安全检查
        field.setAccessible(true);
        field.set(targetObject, "Java");

        /*
         * 调用 private 方法
         */
        System.out.println("-----------调用privateMethod-----------");
        Method privateMethod = targetClass.getDeclaredMethod("privateMethod");
        // 为了调用private方法我们取消安全检查
        // 默认false，设置为true为打破封装
        privateMethod.setAccessible(true);
        privateMethod.invoke(targetObject);
    }
}

控制台输出：

-----------获取类中的所有方法-----------
privateMethod
publicMethod
-----------调用publicMethod-----------
publicTest
-----------调用privateMethod-----------
value is Java