从Class源码看反射

日常敲码中，如果想要在程序运行阶段访问某个类的所有信息，并支持修改类的状态或者行为的话，肯定会用到反射，而反射靠的就是Class类。Java的动态代理也用到了这个东西，所以了解其基本操作在苦逼的CRUD中会添加一丝丝乐趣（有点意思）。

首先来看看Class的操作有哪些？

public final class Class {}

上述代码可知，Class是一个由final修饰的泛型类，所以并不能直接通过new Class()获取其实例。那么应该如何获取呢？

//直接通过类的静态变量来获取
Class intClass = Integer.class;

//通过实例变量的getClass方法
Integer integer = new Integer(0); Class aClass = integer.getClass(); //通过Class.forName("类的全限定名") Class aClass1 = Class.forName("java.lang.Integer");

上述三种就是获取某个Class的class实例的方式，需要注意的是，JVM只会加载一个Class实例，也就是说上述三种方式获取到的class实例都是一样的。

 

而在运用反射的时候，Class.forName是最常用的一种方式。而Class.forName底层会指向forName0这个本地方法

（1）name：类的全限定名

（2）initialize：是否初始化这个类

（3）loader：类加载器

（4）caller：调用Class.forName所在类的Class，比如A类代码块里有Class.forName，那么caller就是A的class实例。

 

通过Class类可以获取类的实例，构造方法，字段，成员方法，接口等信息。获取之后可以通过API进行相应的操作。

接下来看一下获取到class实例之后怎么获取当前类的实例以及构造方法。

 

上述两种方式都是调用默认的无参构造进行实例化对象，那么怎么通过公共或私有的有参构造获取实例呢？

//属性
int a;
String b ;
//公共有参构造
public ClassSource(int a) {
    this.a = a; } //私有有参构造 private ClassSource(String b) { this.b = b; } public static void main(String[] args){ Class aClass = Class.forName("com.liusy.lang.ClassSource"); //获取public有参构造 Constructor constructor = aClass.getConstructor(int.class); ClassSource o1 = (ClassSource) constructor.newInstance(2); System.out.println("属性【a】的值为："+ o1.a); //获取private有参构造 Constructor constructor1 = aClass.getDeclaredConstructor(String.class); //这个有猫腻 constructor1.setAccessible(true); ClassSource o2 = (ClassSource) constructor1.newInstance("abc"); System.out.println("属性【b】的值为："+ o2.b); }

上述代码运行的结果如下：

 

而获取私有构造函数最重要的是要setAccessible(true)这个方法，点进去看一下，这个方法最后是给override字段赋值的，可用于类的字段、方法以及构造函数。

public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException { //这个“安全管理器”，允许应用程序在进行某些不安全或敏感操作 //之前执行安全策略，如果不允许执行，则通过抛异常阻止操作。 SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) sm.checkPermission(ACCESS_PERMISSION); setAccessible0(this, flag); } private static void setAccessible0(AccessibleObject obj, boolean flag){ if (obj instanceof Constructor && flag == true) { Constructor c = (Constructor)obj; if (c.getDeclaringClass() == Class.class) { //如果是Class.class，则抛异常 } } //最终是设置此属性 obj.override = flag; } //访问级别是否可以被覆盖，可用于字段，方法，构造函数 boolean override;

需要注意的是，在代码中用反射操作当前类私有字段、私有方法或其他私有属性时，并不需要setAccessible(true)，例如在A类中用反射操作A类的私有属性。只有在A类中操作其他类的私有属性才需要设置setAccessible(true)。

不管是Class.newInstance还是Constructor.newInstance，底层调用的都是ConstructorAccessor（构造函数访问器）接口的newInstance方法。

（1）Class.newInstance

//标识所有公共属性
public static final int PUBLIC = 0; //标识所有私有属性 public static final int DECLARED = 1;

public T newInstance(){
    //省略部分代码 
    // 检查有没有存在已加载过的构造器
    if (cachedConstructor == null) { //省略部分代码 try { Class[] empty = {}; //获取默认私有无参构造 final Constructor c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED); //省略部分代码 cachedConstructor = c; } catch (NoSuchMethodException e) { throw (InstantiationException) new InstantiationException(getName()).initCause(e); } } Constructor tmpConstructor = cachedConstructor; //省略部分代码 try { //调用无参构造的newInstance方法 return tmpConstructor.newInstance((Object[])null); } catch (InvocationTargetException e) { //省略部分代码 return null; } } private Constructor getConstructor0(Class[] parameterTypes, int which) { //获取构造函数，重点看这个方法，参数是false Constructor[] constructors = privateGetDeclaredConstructors((which == Member.PUBLIC)); //省略匹配构造函数参数的代码 }

private Constructor[] privateGetDeclaredConstructors(boolean publicOnly) {
    //检查是否已被初始化，如果否，则进行安全检查
    checkInitted();
    Constructor[] res;
    //反射的数据
    ReflectionData rd = reflectionData();
    if (rd != null) { res = publicOnly ? rd.publicConstructors : rd.declaredConstructors; if (res != null) return res; } // 检查是否是接口 if (isInterface()) { //代码省略 } else { //底层调用的是本地方法 res = getDeclaredConstructors0(publicOnly); } if (rd != null) { if (publicOnly) { rd.publicConstructors = res; } else { rd.declaredConstructors = res; } } return res; }

如上，可以看到Class.newInstance底层是调用无参构造的newInstance方法。

（2）Constructor.newInstance

public T newInstance(Object ... initargs){
        //override就是是否可覆盖级别访问 if (!override) { if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) { Class caller = Reflection.getCallerClass(); checkAccess(caller, clazz, null, modifiers); } } ConstructorAccessor ca = constructorAccessor; // read volatile if (ca == null) { ca = acquireConstructorAccessor(); } @SuppressWarnings("unchecked") T inst = (T) ca.newInstance(initargs); return inst; } public interface ConstructorAccessor { Object newInstance(Object[] var1) throws InstantiationException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException; }

可以看到，Class.newInstance调用的是无参构造的newInstance，而构造函数调用的是ConstructorAccessor接口类的newInstance，所以最终调用的都是ConstructorAccessor接口类的newInstance。

最终调用的是NativeConstructorAccessorImpl的newInstance方法。

 

【注】以下仅演示操作方法，源码不贴，防止篇幅太长。

获取实例以及构造方法之后，来看一下如何访问，修改类字段信息。

  //public属性
public int a;
//private属性
private String b; public static void main(String[] args) throws Exception { Class aClass = Class.forName("com.liusy.lang.ClassSource"); //获取实例 Object instance = aClass.newInstance(); //根据字段名获取公共属性并进行赋值 Field a = aClass.getField("a"); a.set(instance,2); System.out.println("a的值为："+a.get(instance)); //根据字段名获取私有属性并进行赋值 Field b = aClass.getDeclaredField("b"); b.setAccessible(true); b.set(instance,"abc"); System.out.println("b的值为"+b.get(instance)); }

上述代码运行结果为：

 

接下来瞧一下如何利用class访问类的成员方法：

public static void main(String[] args) throws Exception { Class aClass = Class.forName("com.liusy.lang.ClassSource"); //获取实例 Object instance = aClass.newInstance(); //获取公共方法并调用 Method sayPublicHello = aClass.getMethod("sayPublicHello"); sayPublicHello.invoke(instance); //获取私有方法并调用 Method sayPrivateHello = aClass.getDeclaredMethod("sayPrivateHello", int.class); sayPrivateHello.setAccessible(true); sayPrivateHello.invoke(instance,1); } public void sayPublicHello(){ System.out.println("sayPublicHello"); } private void sayPrivateHello(int param){ System.out.println("sayPrivateHello,参数："+param); }

上述代码运行结果为：

 

还可以使用“==”判断数据类型

Class aClass = Class.forName("com.liusy.lang.ClassSource");
System.out.println(aClass == ClassSource.class);

之前遇到过用了很多反射的代码，看起来很恶心。但其实了解过后反而觉得反射是个很强大的东西，包括JDK动态代理，spring AOP，事务底层都是用的反射，研究之后有利于了解更多底层的知识。

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我是Liusy，一个喜欢健身的程序员。

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