java反射机制简析

最近在看Spring框架，其中的IOC中最基本技术就是利用java的反射机制。反射机制通俗来讲就是根据给出的类名（字符串方式）来动态地生成对象。这种编程方式可以让对象在生成时才决定到底是哪一种对象。我们只需要在配置文件中给出定义即可，目的就是提高灵活性和可维护性。

从一个栗子说起

package com.yixingu;

public class LiZi {
    private float price;
    private String variety;

    public float getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }
    public String getVariety() {
        return variety;
    }
    public void setVariety(String variety) {
        this.variety = variety;
    }
    public LiZi(float price, String variety) {
        super();
        this.price = price;
        this.variety = variety;
    }

    public LiZi(){}

    public void produce(){
        System.out.println("variety: " + variety + " price: " + price);
    }

}

使用：

package com.yixingu;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        /*
        //传统实例化
        LiZi lizi = new LiZi();
        lizi.setPrice(30);
        lizi.setVariety("哈哈哈");
        */

        //构造器初始化
        LiZi lizi = new LiZi(30, "哈哈哈");
        lizi.produce();
    }

}

这两种方法都采用传统方式直接调用目标类的方法，下面我们通过反射机制以一种间接的方式操控目标类：

package com.yixingu;

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

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        /*
         * //传统实例化 LiZi lizi = new LiZi(); lizi.setPrice(30);
         * lizi.setVariety("哈哈哈");
         */

        // 构造器初始化
        // LiZi lizi = new LiZi(30, "哈哈哈");

        // 通过类加载器获取LiZi类对象
        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        try {
            Class clazz = loader.loadClass("com.yixingu.LiZi");
            // 获取类的默认构造器对象并通过它实例化对象
            Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
            LiZi lizi = (LiZi) cons.newInstance();
            // 通过反射方法设置属性
            Method setPrice = clazz.getMethod("setPrice", float.class);
            setPrice.invoke(lizi, 30);
            Method setVariety = clazz.getMethod("setVariety", String.class);
            setVariety.invoke(lizi, "哈哈哈");
            //对象调用
            lizi.produce();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这与通过直接调用类功能的效果是一致的，只不过前者是间接调用，后者是直接调用的。其中反射中主要用到的是类装载器ClassLoader。

类装载器ClassLoader

类装载器就是寻找类的节码文件并构造出类在JVM内部表示对象的组件。在java中，类装载器把一个类装入JVM中，需要经过以下步骤：
1.装载：查找和导入Class文件。
2.链接：执行校检、准备和解析步骤，其中解析步骤是可选的。
校检：检查载入class文件数据的正确性。
准备：给类的静态变量分配存储空间（只是初始化为默认值）。
解析：将符号引用转换为直接引用。
3.初始化：对类的静态变量、静态代码块执行初始化工作（初始化为正确值）。

初始化的场景

1) 创建类的实例
2) 访问某个类的静态变量，或者对该静态变量赋值（如果访问静态编译时常量(即编译时可以确定值的常量，编译时常量必须满足3个条件：static的，final的，常量。)不会导致类的初始化）
3) 调用类的静态方法
4) 反射（Class.forName(xxx.xxx.xxx)）
5) 初始化一个类的子类（相当于对父类的主动使用），不过直接通过子类引用父类元素，不会引起子类的初始化
6) Java虚拟机被标明为启动类的类（包含main方法的）

JVM在运行的时候回产生3个ClassLoader：根装载器、ExtClassLoader（扩展类装载器）和APPClassLoader（应用类装载器）。其中根装载器不是classLoader的子类，它使用c++语言编写，因而在java中看不到它，根装载器负责装载JRE的核心类库，如JRE目标下的rt.jar、charsets.jar等。ExtClassLoader和APPClassLoader都是classLoader的子类，其中ExtClassLoader负责JRE扩展目录ext中的JAR类包，APPClassLoader负责装载classpath路径下的类包。

这三个装载器之间存在父子层级关系，根装载器是ExtClassLoader的父装载器，ExtClassLoader是APPClassLoader的父装载器。

一个栗子：

ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        System.out.println("current loader: " + classLoader);
        System.out.println("parent loader: " + classLoader.getParent());
        System.out.println("grandparent loader: " + classLoader.getParent().getParent());

JVM装载类时使用“全盘负责委托机制”。“全盘负责”是指当一个ClassLoader装载类时，除非显示地使用另一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoader装入；“委托机制”是指先委托父装载器寻找目标类，只有在找不到的情况下才从自己的类路径中查找并装载目标类。这一点也是出于安全的考虑，试想，如果有人编写了一个恶意的基础类（java.lang.String）并装载JVM中，这将引起多可怕的后果！但由于有了“全盘负责委托机制”，java.lang.String永远由根装载器来装载的，这样就避免了上述安全隐患的发生。