Java 反射详解

项目所有演示代码见：源码

1. Java类型系统

获取Java类型系统，主要有两个方式：一种是传统的RTTI（Run-Time Type Identification），它假定我们在编译时已经知道了所有的类型信息；另一种是反射(Reflect)，它允许我们在程序运行时获取并使用类型信息。

假如有一个简单的继承体系，让我们看下在 RTTI 和 Reflect 不同情况下如何获取类型信息。

Animal 为接口，定义 getType 以返回不同动物的类型，Cat、Dog、Elephant 等为具体实现类，均实现 getType 接口。一般情况下，我们会创建一个具体的对象（Cat，Dog，Elephant等），把它向上转型为Animal，并在程序后面直接使用 Animal 引用。

具体样例代码如下：

/**
 * 动物
 */
public interface Animal {
    /**
     * 获取动物类型
     * @return
     */
    String getType();
}

/**
 * 动物具体子类 猫
 */
public class Cat implements Animal{

    @Override
    public String getType() {
        return "猫";
    }
}

/**
 * 动物具体子类 狗
 */
public class Dog implements Animal{
    @Override
    public String getType() {
        return "狗";
    }
}

/**
 * 动物具体实现 大象
 */
public class Elephant implements Animal{
    @Override
    public String getType() {
        return "大象";
    }
}

让我们看下相同的功能通过 硬编码 与 反射 两个机制如何实现。

1.1. 硬编码

RTTI 假定在编译期，已经知道了所有的类型信息。在编码时，可以直接使用具体的类型信息，这是我们最常见的类型用法。

在编译期，编译器通过容器、泛型保障类型系统的完整性；在运行时，由类型转换操作来确保这一点。

硬编码样例如下：

public static void main(String... args){
    List animals = createAnimals();
    for (Animal animal : animals){
        System.out.println(animal.getType());
    }

}

/**
 * RTTI假定我们在编译时已经知道了所有的类型
 * @return
 */
private static List createAnimals() {
    List animals = new ArrayList<>();
    animals.add(new Cat()); // 已知类型Cat
    animals.add(new Elephant()); // 已知类型Elephant
    animals.add(new Dog()); // 已知类型 Dog
    return animals;
}

在这个例子中，我们把 Cat、Elephant、Dog 等向上转型为 Animal 并存放于 List 中，在转型过程中丢失了具体的类型信息（只保留了接口信息 Animal ）；当我们从 List 中取出元素时，这时容器（容器内部所有的元素都被当做 Object）会自动将结果转型成 Animal。这是 RTTI 最基本的用法，在 Java 中所有的类型转换都是在运行时进行有效性检查。这也是 RTTI 的含义，在运行时，识别一个对象的类型。

1.2. Reflect

Reflect 允许我们在运行时获取并使用类型信息，它主要用于在编译阶段无法获得所有的类型信息的场景，如各类框架。

反射样例如下：

private static final String[] ANIMAL_TYPES = new String[]{
        "com.example.reflectdemo.base.Cat",
        "com.example.reflectdemo.base.Elephant",
        "com.example.reflectdemo.base.Dog"
};

public static void main(String... args){
    List