java反射和RTTI

在运行时识别对象和类的信息有两种方式：

• RTTI（Run-Time Type Identification，运行时类型识别）
  • 它假定我们在编译时已经知道了所有的类型信息
• 反射
  • 它允许我们在运行时发现和使用类的信息

Class对象

• Class对象包含了与类有关的信息。无论是RTTI还是反射都依赖于Class对象。

• 每个类都会产生一个对应的Class对象，也就是保存在.class文件。

• 所有类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM的，当程序创建第一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。

  • 构造器也是静态方法，使用new操作符创建类的新对象也是对类静态成员的引用。

• Class对象仅在需要的时候才会加载，static初始化是在类加载时进行的。

public class TestClass {

    public static void main(String[] args) {
        //System.out.println(XYZ.a);
        //System.out.println(XYZ.b);
        //new XYZ();
    }

}

class XYZ {
    final static int a = 5;
    
    static int b = 6;
    
    static {
        System.out.println("init");
    }
    
    public XYZ() {
        System.out.println("constructor");
    }
}

分别执行main方法中被注释的三行代码，结果如下：

image.png

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• 其中XYZ.a是编译期常量，即值在编译期就可以确定的常量。编译期常量初始化不会触发Class对象的初始化

• XYZ.b是运行期常量，在运行期间才可以确定的常量，会触发Class对象的初始化。

• new XYZ()的结果证实了构造器是静态方法。

获取Class对象的两种方法：

• Class.forName("XYZ")
  • 返回Class对象的引用，并且初始化Class对象
  • 一旦找不到XYZ这个类就会抛出ClassNotFoundException
• XYZ.class
  • 返回Class对象的引用,不初始化Class对象
  • 在编译时就检查是否存在XYZ这个类，无需放在try块中。

RTTI

• 在Java运行时，RTTI维护类的相关信息。

• 多态(polymorphism)是基于RTTI实现的。
  Java中每个对象都有相应的Class类对象，因此，我们随时能通过Class对象知道某个对象“真正”所属的类。无论我们对引用进行怎样的类型转换，对象本身所对应的Class对象都是同一个。当我们通过某个引用调用方法时，Java总能找到正确的Class类中所定义的方法，并执行该Class类中的代码。由于Class对象的存在，Java不会因为类型的向上转换而迷失。这就是多态的原理。

反射

• 如果不知道某个对象的确切类型，RTTI可以告诉你，但是有一个前提：这个类型在编译时必须已知，这样才能使用RTTI来识别它。

• Class类与java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持，该类库包含Field、Method和Constructor类，这些类的对象由JVM在启动时创建，用以表示未知类里对应的成员。这样的话就可以使用Contructor创建新的对象，用get()和set()方法获取和修改类中与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。

• 另外，还可以调用getFields()、getMethods()和getConstructors()等许多便利的方法，以返回表示字段、方法、以及构造器对象的数组，这样，对象信息可以在运行时被完全确定下来，而在编译时不需要知道关于类的任何事情。

• 反射机制并没有什么神奇之处，当通过反射与一个未知类型的对象打交道时，JVM只是简单地检查这个对象，看它属于哪个特定的类。因此，那个类的.class对于JVM来说必须是可获取的，要么在本地机器上，要么从网络获取。所以对于RTTI和反射之间的真正区别只在于：

  • RTTI，编译器在编译时打开和检查.class文件
  • 反射，运行时打开和检查.class文件

Class c = Class.forName("java.lang.Integer");  
        //获取所有的属性?  
      Field[] fs = c.getDeclaredFields();  
 
             //定义可变长的字符串，用来存储属性  
      StringBuffer sb = new StringBuffer();  
      //通过追加的方法，将每个属性拼接到此字符串中  
      //最外边的public定义  
      sb.append(Modifier.toString(c.getModifiers()) + " class " + c.getSimpleName() +"{\n");  
      //里边的每一个属性  
      for(Field field:fs){  
          sb.append("\t");//空格  
          sb.append(Modifier.toString(field.getModifiers())+" ");//获得属性的修饰符，例如public，static等等  
          sb.append(field.getType().getSimpleName() + " ");//属性的类型的名字  
          sb.append(field.getName()+";\n");//属性的名字+回车  
      }  

      sb.append("}");  

      System.out.println(sb);  

image.png