反射

反射（Reflection）是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中的 Java 程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性和方法。
反射是一项高级开发人员应该掌握的“黑科技”，其实反射并不是 Java 独有的，许多编程语言都提供了反射功能。在面试中面试官也经常对反射问题进行考察，反射是所有注解实现的原理，尤其在框架设计中，有不可替代的作用。
关于反射，常见的面试考察点包括：

如何反射获取 Class 对象
如何反射获取类中的所有字段
如何反射获取类中的所有构造方法
如何反射获取类中的所有非构造方法

反射的概念是由 Smith 在 1982 年首次提出的，主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。
通俗地讲，一提到反射，我们就可以想到镜子。镜子可以明明白白地照出我是谁，还可以照出别人是谁。反映到程序中，反射就是用来让开发者知道这个类中有什么成员，以及别的类中有什么成员。
有的同学可能会疑惑，Java 已经有了封装为什么还要有反射呢？反射看起来像是破坏了封装性。甚至让私有变量都可以被外部访问到，使得类变得不那么安全了。
我们来看一下 Oracle 官方文档中对反射的描述：
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine or modify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine. This is a relatively advanced feature and should be used only by developers who have a strong grasp of the fundamentals of the language. With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible.
Extensibility Features
An application may make use of external, user-defined classes by creating instances of extensibility objects using their fully-qualified names.
Class Browsers and Visual Development Environments
A class browser needs to be able to enumerate the members of classes. Visual development environments can benefit from making use of type information available in reflection to aid the developer in writing correct code.
Debuggers and Test Tools
Debuggers need to be able to examine private members on classes. Test harnesses can make use of reflection to systematically call a discoverable set APIs defined on a class, to insure a high level of code coverage in a test suite.
从 Oracle 官方文档中可以看出，反射主要应用在以下几方面：
反射让开发人员可以通过外部类的全路径名创建对象，并使用这些类，实现一些扩展的功能。
反射让开发人员可以枚举出类的全部成员，包括构造函数、属性、方法。以帮助开发者写出正确的代码。
测试时可以利用反射 API 访问类的私有成员，以保证测试代码覆盖率。
也就是说，Oracle 希望开发者将反射作为一个工具，用来帮助程序员实现本不可能实现的功能（perform operations which would otherwise be impossible）。正如《人月神话》一书中所言：软件工程没有银弹。很多程序架构，尤其是三方框架，无法保证自己的封装是完美的。如果没有反射，对于外部类的私有成员，我们将一筹莫展，所以我们有了反射这一后门，为程序设计提供了更大的灵活性。工具本身并没有错，关键在于如何正确地使用。
Java 类的成员包括以下三类：属性字段、构造函数、方法。反射的 API 也是与这几个成员相关.

Field 类：提供有关类的属性信息，以及对它的动态访问权限。它是一个封装反射类的属性的类。
Constructor 类：提供有关类的构造方法的信息，以及对它的动态访问权限。它是一个封装反射类的构造方法的类。
Method 类：提供关于类的方法的信息，包括抽象方法。它是用来封装反射类方法的一个类。
Class 类：表示正在运行的 Java 应用程序中的类的实例。
Object 类：Object 是所有 Java 类的父类。所有对象都默认实现了 Object 类的方法。

接下来，我们通过一个典型的例子来学习反射。

先做准备工作，新建 com.test.reflection 包，在此包中新建一个 Student 类：


package com.test.reflection;

public class Student {

    private String studentName;
    public int studentAge;

    public Student() {
    }

    private Student(String studentName) {
        this.studentName = studentName;
    }

    public void setStudentAge(int studentAge) {
        this.studentAge = studentAge;
    }

    private String show(String message) {
        System.out.println("show: " + studentName + "," + studentAge + "," + message);
        return "testReturnValue";
    }
}

获取 Class 对象的三种方式
获取 Class 对象有三种方式：


// 1.通过字符串获取Class对象，这个字符串必须带上完整路径名
Class studentClass = Class.forName("com.test.reflection.Student");
// 2.通过类的class属性
Class studentClass2 = Student.class;
// 3.通过对象的getClass()函数
Student studentObject = new Student();
Class studentClass3 = studentObject.getClass();

第一种方法是通过类的全路径字符串获取 Class 对象，这也是我们平时最常用的反射获取 Class 对象的方法；
第二种方法有限制条件：需要导入类的包；
第三种方法已经有了 Student 对象，不再需要反射。
通过这三种方式获取到的 Class 对象是同一个，也就是说 Java 运行时，每一个类只会生成一个 Class 对象。
我们将其打印出来测试一下：

System.out.println("class1 = " + studentClass + "\n" +
        "class2 = " + studentClass2 + "\n" +
        "class3 = " + studentClass3 + "\n" +
        "class1 == class2 ? " + (studentClass == studentClass2) + "\n" +
        "class2 == class3 ? " + (studentClass2 == studentClass3));

运行程序，输出如下：


class1 = class com.test.reflection.Student
class2 = class com.test.reflection.Student
class3 = class com.test.reflection.Student
class1 == class2 ? true
class2 == class3 ? true

OK，拿到 Class 对象之后，我们就可以为所欲为啦！

反射：框架设计的灵魂

框架：半成品软件。可以在框架的基础上进行软件开发，简化编码
反射：将类的各个组成部分封装为其他对象，这就是反射机制
好处：
1. 可以在程序运行过程中，操作这些对象。
2. 可以解耦，提高程序的可扩展性。
获取Class对象的方式：
1. Class.forName("全类名")：将字节码文件加载进内存，返回Class对象
* 多用于配置文件，将类名定义在配置文件中。读取文件，加载类
2. 类名.class：通过类名的属性class获取
* 多用于参数的传递
3. 对象.getClass()：getClass()方法在Object类中定义着。
* 多用于对象的获取字节码的方式
结论：
同一个字节码文件(*.class)在一次程序运行过程中，只会被加载一次，不论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个。

Class对象功能：
获取功能：

获取成员变量们
- Field[] getFields() ：获取所有public修饰的成员变量
- Field getField(String name) 获取指定名称的 public修饰的成员变量
- Field[] getDeclaredFields() 获取所有的成员变量，不考虑修饰符
- Field getDeclaredField(String name)
获取构造方法们
- Constructor[] getConstructors()
- Constructor getConstructor(类... parameterTypes)
- Constructor getDeclaredConstructor(类... parameterTypes)
- Constructor[] getDeclaredConstructors()
获取成员方法们：
- Method[] getMethods()
- Method getMethod(String name, 类... parameterTypes)
- Method[] getDeclaredMethods()
- Method getDeclaredMethod(String name, 类... parameterTypes)
获取全类名
- String getName()
- Field：成员变量
- 操作：
设置值
- void set(Object obj, Object value)
获取值
- get(Object obj)
忽略访问权限修饰符的安全检查
- setAccessible(true):暴力反射
- Constructor:构造方法
- 创建对象：
- T newInstance(Object... initargs)
- 如果使用空参数构造方法创建对象，操作可以简化：Class对象的newInstance方法
- Method：方法对象
- 执行方法：
  * Object invoke(Object obj, Object... args)
  - 获取方法名称：
    - String getName:获取方法名

* 案例：
    * 需求：写一个"框架"，不能改变该类的任何代码的前提下，可以帮我们创建任意类的对象，并且执行其中任意方法
        * 实现：
            1. 配置文件
            2. 反射
        * 步骤：
            1. 将需要创建的对象的全类名和需要执行的方法定义在配置文件中
            2. 在程序中加载读取配置文件
            3. 使用反射技术来加载类文件进内存
            4. 创建对象
            5. 执行方法

注解：

* 概念：说明程序的。给计算机看的
* 注释：用文字描述程序的。给程序员看的

* 定义：注解（Annotation），也叫元数据。一种代码级别的说明。它是JDK1.5及以后版本引入的一个特性，与类、接口、枚举是在同一个层次。它可以声明在包、类、字段、方法、局部变量、方法参数等的前面，用来对这些元素进行说明，注释。
* 概念描述：
    * JDK1.5之后的新特性
    * 说明程序的
    * 使用注解：@注解名称
    

* 作用分类：
    ①编写文档：通过代码里标识的注解生成文档【生成文档doc文档】
    ②代码分析：通过代码里标识的注解对代码进行分析【使用反射】
    ③编译检查：通过代码里标识的注解让编译器能够实现基本的编译检查【Override】


* JDK中预定义的一些注解
    * @Override ：检测被该注解标注的方法是否是继承自父类(接口)的
    * @Deprecated：该注解标注的内容，表示已过时
    * @SuppressWarnings：压制警告
        * 一般传递参数all  @SuppressWarnings("all")

* 自定义注解
    * 格式：
        元注解
        public @interface 注解名称{
            属性列表;
        }

    * 本质：注解本质上就是一个接口，该接口默认继承Annotation接口
        * public interface MyAnno extends java.lang.annotation.Annotation {}

    * 属性：接口中的抽象方法
        * 要求：
            1. 属性的返回值类型有下列取值
                * 基本数据类型
                * String
                * 枚举
                * 注解
                * 以上类型的数组

            2. 定义了属性，在使用时需要给属性赋值
                1. 如果定义属性时，使用default关键字给属性默认初始化值，则使用注解时，可以不进行属性的赋值。
                2. 如果只有一个属性需要赋值，并且属性的名称是value，则value可以省略，直接定义值即可。
                3. 数组赋值时，值使用{}包裹。如果数组中只有一个值，则{}可以省略
    
    * 元注解：用于描述注解的注解
        * @Target：描述注解能够作用的位置
            * ElementType取值：
                * TYPE：可以作用于类上
                * METHOD：可以作用于方法上
                * FIELD：可以作用于成员变量上
        * @Retention：描述注解被保留的阶段
            * @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)：当前被描述的注解，会保留到class字节码文件中，并被JVM读取到
        * @Documented：描述注解是否被抽取到api文档中
        * @Inherited：描述注解是否被子类继承


* 在程序使用(解析)注解：获取注解中定义的属性值
    1. 获取注解定义的位置的对象  （Class，Method,Field）
    2. 获取指定的注解
        * getAnnotation(Class)
        //其实就是在内存中生成了一个该注解接口的子类实现对象

                public class ProImpl implements Pro{
                    public String className(){
                        return "cn.itcast.annotation.Demo1";
                    }
                    public String methodName(){
                        return "show";
                    }
                }
    3. 调用注解中的抽象方法获取配置的属性值


* 案例：简单的测试框架
* 小结：
    1. 以后大多数时候，我们会使用注解，而不是自定义注解
    2. 注解给谁用？
        1. 编译器
        2. 给解析程序用
    3. 注解不是程序的一部分，可以理解为注解就是一个标签

反射

反射：框架设计的灵魂

注解：

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