JAVA反射

---

什么是反射

反射就是把Java类中的各种成分映射成一个个的Java对象

• 一个java文件通过javac编译后得到class文件
• 当我们执行初始化操作时(可能是new、父类初始化、子类初始化，反射等)，会将class文件通过类加载器加载到JVM中
• 加载的过程中，会在java堆中创建一个java.lang.Class对象，这个对象就代表这个类相关的信息
• java中反射的原理就在于Class对象

---

类加载

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，系统就会将类的class文件读入内存，并创建一个java.lang.Class对象，也就是当程序中使用任何类的时候，系统都会为之建立一个对应的Class对象

过程

系统会通过加载、连接、初始化三个步骤来给该类进行初始化，如果没有意外JVM将会连续完成这三个步骤，统称为类加载或类初始化

1.加载

调用ClassLoader的findClass方法找到.class文件，并把这个文件包含的字节码加载到内存中

2.连接

分为验证、准备和解析

• 验证
  检查被加载的类是否有正确的内部结构并和其他类一致。包括文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符合引用验证
• 准备
  负责为类的静态属性分配内存和指定初始值，通常情况下设置默认初始值。这些变量所使用的的内存将在方法区进行分配
• 解析
  该阶段是将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。主要针对类和接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符

   假设一个变量的定义如下：  
   public static int value = 123;
   变量value在准备阶段的值是0不是123，因为此时还未执行任何java方法
   
   假设一个变量的定义如下：  
   public static final  int value = 123;
   变量value在准备阶段的值是123，因为这是一个常量，存放在方法区的常量池中
  

  注意：解析过程不一定发生在初始化之前，可以发生在初始化之后。这是为了支持Java语言的运行时绑定（动态绑定）

3.初始化

类中静态属性和静态块的执行

• 初始化时机
  虚拟机规范严格规定有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”:

  • 遇到new、getstatic、putstatic和invokestatic这4条指令时。即使用new操作符创建实例、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)时、调用一个类的静态方法时
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时，如果没有进行初始化，则需要先出发触发其初始化。如：Class.forName("SuperClass")
  • 当初始化一个子类时，如果发现其父类没有初始化则需要先触发父类初始化
  • 当虚拟机启动，用户需要制定一个执行的主类(包含main()方法的类)，虚拟机会先初始化执行的主类
  • 当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个MethodHandle实例最后的解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，且这个方法句柄对应的类没有初始化，则需要先触发其初始化

  除此之外所有引用类的地方都不会触发类初始化，被称为被动应用

• 注意

  • 当使用ClassLoader类的loadClass()方法来加载某个类时，该方法只是加载该类，并不会执行该类的初始化
  • 当使用Class的forName()静态方法才会导致强制初始化该类
  • 当某个静态属性由final修饰且它的值可以在编译时得到，则程序在其它地方使用该静态属性时，实际上并不会使用该静态属性，而是相当于使用常量，所以不会导致该类被初始化
  • 如果final类型的静态属性的值不能在编译时得到，而是必须等到运行时才能确定该属性的值，则如果通过该类来访问此静态属性可以认为是主动访问使用该类，会导致类被初始化

---

Class对象

• Class类的实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口，即JVM中众多实例每个类都有一个Class对象（包括基本数据类型）
• Class类没有公共构造方法，Class对象是在加载类时由Java虚拟机以及调用类加载器中的defineClass方法自动构造的。不需要手动处理创建，由JVM创建
• 运行期间一个类只会产生一个Class对象

---

反射的使用

实现Java反射机制的类都位于java.lang.reflect包中：

• Class类：代表一个类
• Field类：代表类的成员变量（类的属性）
• Method类：代表类的方法
• Constructor类：代表类的构造方法
• Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法

获取Class对象

• 三种方法
  • 调用某个对象的getClass()方法，该方法返回该对象所属类的Class对象

    String s1 = "abc";
    Class c1 = s1.getClass();
    System.out.println(c1.getName());
    
    Student stu1 = new Student(); //这一new产生一个Student对象和一个Class对象
    Class stuClass = stu1.getClass(); //获取Class对象
    System.out.println(stuClass.getName());
    

  • 使用Class类的forName()静态方法

    Class c2 = Class.forName("java.lang.String"); //必须是真实路径，包名.类名
    System.out.println(c2.getName());
    

  • 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象

    Class<String> c3 = String.class;
    System.out.println(c3.getName());
    

从class中获取信息

获取对应的类的构造方法

• 所有公有的构造方法：public Constructor[] getConstructors()
• 所有构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)：public Constructor[] getDeclaredConstructors()
• 指定公有的构造方法：public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
  参数：Class... parameterTypes : 形参的Class对象
• 指定某个构造方法：public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)

注意：此处公有的是指此Class对象所表示的类的指定的public构造器，与构造器的级别没有关系

• 创建对象实例
  • 使用Class对象的newInstance()方法来创建实例，要求该Class对象有默认的构造方法
  • 先用Class对象获取指定Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例

获取对应类包含的属性

• 指定公有属性：getFields(String name)
• 所有公有属性：getFields()
• 调用Field的方法获取/设置属性值
  • getxxx(Object o)：获取obj对象该Field的属性值。此处的xxx对应8个基本类型，如果该属性的类型是引用类型则取消get后面的XXX
  • setxxx(Object obj, xxx val)：将obj对象的该Field设置为val值

获取对应类包含的方法

• 所有公有方法：getMethods()，包含父类的和Object类的
• 指定公有方法：getMethod(String name, Class... parameterTypes)
  • 参数：name : 方法名；Class ... : 形参的Class类型对象
  • 调用方法
    调用Method的Object invoke(Object obj, Object...args)：obj是执行该方法的主调，后面的args是执行该方法是传入该方法的实参，最后返回一个对象即方法返回的结果

其他

• 获取对应类包含的注释
• 获取对应类包含的内部类
• 获取对应类所继承的父类、实现的接口
• 判断该类是否为接口，枚举，注释类型等

---

反射的应用

• JDBC
• Tomcat 的Servlet创建
• Json 和Java对象互换
• MyBatis 的OR/M (Object-Relation Mapping)
• Spring Framework 的Bean容器
• 生成JDK动态代理
  代理是一种常用的设计模式，其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问。代理类负责为委托类预处理消息，过滤消息并转发消息，以及进行消息被委托类执行后的后续处理

---

参考：https://blog.csdn.net/sinat_38259539/article/details/71799078