前言：

反射是框架设计的灵魂（使用的前提条件：必须先得到代表的字节码的Class，Class类用于表示.class文件（字节码））

 

首先学习反射之前，我要提出疑问：

反射是个什么东西？它是用来做什么的？平时的应用场景有哪些？为啥要用它？它有什么优缺点？它的工作原理是什么？我怎么使用它？

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Q1：什么是反射？

A：反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象。

例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。（其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）

如下图是类的正常加载过程：反射的原理在与class对象。

熟悉一下加载的时候：Class对象的由来是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

 

其中这个Class对象很特殊，我们先了解一下这个Class类。

查看Class类在java中的api详解（1.7的API）：

如何阅读java中的api详见java基础之——String字符串处理

 

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。（包括基本数据类型）

Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass 方法自动构造的。也就是这不需要我们自己去处理创建，JVM已经帮我们创建好了。

没有公共的构造方法，方法共有64个太多了。

 

Q2：用途是什么？

A：反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。还有在struts2的struts.xml中配置action，也是通过反射调用的action。

反射的作用：通过反射可以让程序代码访问装载到JVM中的类的内部信息。

 

用途太多，概念也很多，我需要一句话就可以解释它的作用或者用途：

反射可以赋予jvm动态编译的能力

看到又出现一个词，动态编译，来我们来唠唠这个词。

Java中编译类型有两种：

  • 静态编译：一次性编译。在编译的时候把你所有的模块都编译进去。
  • 动态编译：按需编译。程序在运行的时候，用到那个模块就编译哪个模块。

如果不理解，那么给个业务场景帮助你理解：比如开发一个阅读器，支持txt，pdf，doc三种格式。我们把读txt，读pdf，读doc定义为三个功能模块。

  • 静态编译：我想看个txt，点击应用程序图标以后，三个功能都加载进来了。在这里，另外两个模块的作用就是占用系统资源。
  • 动态编译：我想看个txt，点击应用程序，判断格式，只加载读txt模块，使用读txt模块。

显然，动态编译1速度快，2节省了系统资源，3利于今后拓展。

那么这个JVM动态编译常用的场景有哪些呢？或者说反射的使用场景（用途）有哪些？此物的用途？

  • 场景一：在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
  • 场景二：当我们在使用IDE(如Eclipse，IDEA)时，当我们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时，一按点号，编译器就会自动列出它的属性或方法，这里就会用到反射。
  • 场景三：反射最重要的用途就是开发各种通用框架。很多框架（比如Spring）都是配置化的（比如通过XML文件配置JavaBean,Action之类的），为了保证框架的通用性，它们可能需要根据配置文件加载不同的对象或类，调用不同的方法。

Q3：为啥要用它？它有什么优缺点？

A：Java的反射机制就是增加程序的灵活性，解耦。反射就是一种机制，可以让你仅知道类的名字的情况下，可以了解整个类的内部的结构，并且访问内部的成员和方法等。

解释：对于大型的软件，一个大公司的各个小组都有自己的分工，去实现不同的模块，那么各个小组之间如何协作就非常关键。例如A小组完成IPolicy接口的实现，而B小组需要使用A的实现，这时候就可以使用反射机制，B小组完全不用知道IPolicy是如何实现的，只需要知道实现后的类名即可，或者说，类名完全保存在一个xml或者属性中，由A小组去填充，这样B小组的代码看上去就和A毫无瓜葛。

因此反射在一般框架中使用较多。因为框架要适用更多的情况。对灵活性要求较高。

优势：

  • 增加程序的灵活性，避免将固有的逻辑程序写死到代码里
  • 代码简洁，可读性强，可提高代码的复用率

缺点：

  • 相较直接调用在量大的情景下反射性能下降
  • 存在一些内部暴露和安全隐患
  • 针对它的缺点，我们聊聊反射到底慢在哪些地方
  • 寻找类 Class 字节码的过程
  • 安全管理机制的权限验证等等
  • 若需要调用 native 方法调用时 JNI 接口的使用

Q4：反射的工作原理？反射技术的组成部分？

A：万物皆对象，我们定义的类其实从面向对象的角度来分析，它其实也是一个具体的对象，它是一个描述类的实例。描述这个类中有哪些属性，行为等等内容.。我们可以通过定义类，来描述一组具有相同属性，行为的实例对象。比如我们创建 Person 类

Class Person {
    String ID;
    int age;Seven
    void talk(){     }}

我们可以基于这个类创建具体不同身份证号和姓名的 Person 实例(new Person)。每一个实例都具有身份证号，年龄，说话的行为。通过上面的简单案例,我们可以这么理解在Java 语言中 Class 的定义，是创建对象的统一模板.。那么我们可以思考这样一个问题，既然不管是 Java 语言默认的类还是我们自定义创建的类都 是为了创建具有相同行为属性的对象的模板。

那么每一个类我们在定义的时候，是不是也可以抽取共性的东西，比如，每一个类都有包名，属性定义，行为(方法)，构造器等等。

那么既然每一个类都会具备这样的内容，那么这些类对象实例，应该也可以抽取成一个公有的模板，用于创建类对象实例的模板。所以在java 中，这个类定义的创建模板就是我们 java 语言中的 java.lang.Class 类。在 Class 的模板中，我们也可以找到大家耳熟能详的模板类如Method，Constructor，Field ...

深入 Class 内部：

 

通过上面的内容，我们已经了解到我们创建的每一个自定义的Class实例都是基于他的模板类java.lang.Class 类。在大家每一个编写的类实例中，都会定义这个类的包名，类名，访问域，特征符，构造器，字段，函数，父类，接口等等内容。这些内容在我们的 Class 类中都提供了对应的获取方法进行获取。

Q5：如何使用？

A：

反射-基本信息操作：

  • int modifier = clazz.getModifiers(); //获取类的修饰符
  • Package package= clazz.getPackage();//获取类的包名
  • String fullClassName = clazz.getName();//获取类的全路径名称
  • String simpleClassName = clazz.getSimpleName();//获取类的简单名称
  • ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();//获取类的类加载器
  • Class[] interfacesClasses = clazz.getInterfaces();//获取类实现的接口列表
  • Class fc= clazz.getSuperclass();//获取类的父类
  • Annotation[] annotations= clazz.getAnnotations(); //获取类的注解列表

反射-字段操作：

  • Field[] fields = clazz.getFields();//获取类中所有的公有字段 包含继承
  • Field[] declaredFields=clazz.getDeclaredFields();//获取类中定义的字段 内部
  • Field nameField=clazz.getField("name");//获取指定名称的公有字段
  • Field likeDescField=clazz.getDeclaredField("likeDesc");//获取指定名称类中定义的字段
  • int modifersFiled = likeDescField.getModifiers();//获取字段的修饰
  • nameField.setAccessible(true);//指定字段强制访问
  • nameField.set(person,"小皮皮");//成员字段赋值(需指定对象)
  • descriptionField.set(null,"没有结婚的都是男孩!");//静态字段赋值

反射-方法操作：

  • Method[] methods = clazz.getMethods();//获取类中所有的公有方法 继承
  • Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();//获取类中定义的方法
  • Method talkMethod = clazz.getMethod("talk", String.class);//获取类中指定名称和参数的公有方法
  • Method pugMethod = clazz.getDeclaredMethod("pickUpGirls") //获取类中定义指定名称和参数的方法
  • int modifers = pugMethod .getModifiers();//获取方法的修饰符
  • talkMethod.invoke(boy,"I LOVE SEVEN");//指定对象进行成员方法的调用
  • pugMethod .setAccessible(true);//指定方法的强制访问
  • pickUpGirlsMethod.invoke(null);//静态方法的调用
  • 反射-构造器操作：
  • Constructor[] cons = clazz.getConstructors();//获取类中所有的公有构造器
  • Constructor[] cons = clazz.getDeclaredConstructors();//获取类中所有的构造器
  • Constructor conNoParam= clazz.getDeclaredConstructor();//获取类中无参的构造器
  • Constructor con= clazz.getDeclaredConstructor(String.class,String.class); //获取类中有参构造
  • int modifers = con.getModifiers();//获取构造器的修饰符
  • conNoParam.newInstance();//构造器实例对象
  • con.setAccessible(true);//指定方法的强制访问
  • con.newInstance('abc','def');//有参构造调用
  • class.newInstacne();//class直接调用默认无参构造

举一反三：

疑问一：现在我们基本解决上面提出的几个问题了，有了一个基本的了解之后，有没有想起我们常常被面试的时候，问到的Spring框架IOC控制反转，是不是跟反射有那么一些关联？或者说SpringIOC容器它是怎么做到控制反转的？

疑问二：仅知道类的名字的情况下，可以了解整个类的内部的结构，并且访问内部的成员和方法等。那么针对私有的一些方法，或者构造器，岂不是可以破坏它，比如说：通过反射机制可以破坏单例模式，它为啥可以做到这一点的？通过反射机制可以破坏单例模式

先在这里埋下伏笔，后面我再补上答案，当然也欢迎大家在我的评论区留下你的答案，最好能通俗易懂，通过举例的方式最好。

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