Java 反射机制-Reflection

部分内容来自黑马程序员和JavaGuide，可以先了解一下类加载和类加载器的知识。

1 反射机制

1.1 【面试】 说说你对反射的了解？

来自文档的解释：

Reflection is a feature in the Java programming language. It allows an executing Java program to examine or "introspect" upon itself, and manipulate internal properties of the program. For example, it's possible for a Java class to obtain the names of all its members and display them.
The ability to examine and manipulate a Java class from within itself may not sound like very much, but in other programming languages this feature simply doesn't exist. For example, there is no way in a Pascal, C, or C++ program to obtain information about the functions defined within that program.
One tangible use of reflection is in JavaBeans, where software components can be manipulated visually via a builder tool. The tool uses reflection to obtain the properties of Java components (classes) as they are dynamically loaded.

简单来说就是：

• 反射是Java编程语言中的一个特色。
• 它允许一个正在执行的Java程序来 检验 或者 “反省” 自己，并且操作程序的内部属性。
• 好比说，一个Java类可以获取它所有成员的名字并进行展示。
• 这在C、C++、Pascal其他语言里面根本做不到。
• 反射机制的一个实用例子就是JavaBeans，软件的各个组件可以通过 构建工具来可视化地操作。
• 这个工具使用反射来获取Java类的属性————当他们被动态地加载时。

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• 这张图就很简单明了：

对于一个未知的对象，我们调用一下反射的API，就可以在运行时修改方法、类、接口的行为。

• 反射的工作机制：

程序运行时，java 系统会一直对所有对象进行所谓的运行时类型识别，这项信息记录了每个对象所属的类。通过专门的类可以访问这些信息。用来保存这些信息的类是Class类，Class类为编写可动态操纵的Java代码程序提供了强大功能.

• Class类：

Class类的实例代表一个运行中Java程序的类或接口。枚举是类的一种，注解是接口的一种，每个数组同样也属于一个 被反射为 Class对象的类。Java原始数据类型和void关键字也被视为Class对象。Class类没有公开构造函数，当类被装载，并且在类加载器中被 定义Class 的方法调用时，Class对象会被被JVM自动构建。

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综上，总结一下，如果面试时，问你：简单说一下反射机制/反射是什么，你该怎么回答呢？

反射是Java语言中专有的特性。

在Java程序运行时，获取编译以后的类的字节码文件对象，也就是Class类。 （xxx.class字节码文件在读入内存后，类加载器会生成一个java.lang.Class对象，也就是字节码文件对象）。

对于任意一个Class类，都能直接得到这个类的全部部分，包括它的构造器对象、成员变量对象、成员方法对象。

我们把这种 运行时 获取类信息 以及 动态调用类中成分的 能力 称为 Java的反射机制。

1.2 【面试】反射能干什么？

（1） 获取一个类的Class对象 所有行为的第一步

只有我们获取了Class对象后，才能获取其他信息，因为Class对象就像一个入口。在上面类的加载中也说过。反射的第一步，就是拿到这个类对象。
https://blog.csdn.net/liangwenmail/article/details/120965770

1. 通过类名.class获取，这里的class是Java的关键字。不止对引用类型，基本类型也可以使用。https://www.zhihu.com/question/47002542

2. Object类的成员方法，被所有类继承：使用对象的getClass()方法，获取对象的类。即使用对象来获取 该对象对应类的Class对象。

3. Class类的静态方法，传入类的全路径：Class.forName("xxx")

首先，Java文件编译得到字节码文件（.class文件），接着回顾我们上面说到的类加载知识。当一个程序使用某个类时，若该类还未被加载到内存中，则会将其.class文件加载到内存中，生成一个对应的java.lang.Class对象。

（2） 获取一个类的构造器对象 Constructor类

Class类提供了以上几种 获取 一个类的 构造器对象 的API。主要区别就是 拿所有还是拿指定（全部返回数组，指定通过参数类型返回单个）；拿公开还是公私都拿。
现在我们获取到 一个类的 构造器对象，那肯定可以通过这个构造器来 new 一个该类的对象。

💠 使用反射来创建一个类的对象 | 暴力反射

我们获取了一个类的构造器对象，也就是Constructor，现在，我们调用这个构造器对象的方法 newInstance() 来创建这个类的实例。注意，在创建私有构造器实例时，会报错，因为没有访问权限。
这里，我们就要使用暴力反射 setAccessible(true) 来打开这个构造器的权限，但这是仅在我们这次测试中打开权限。这样一来，我们就可以使用私有构造器来创建对象。newInstance()的返回值类型是object，我们需要进行一下类型强制转换。

（3） 获取一个类的方法对象 Method类

1. 步骤

2. API，一模一样 不多说了

现在我们获取了这个Method对象，还是要使用它。

💠 使用反射来调用一个类的方法

很多方法是对象的方法，所以应该先创建对象。在调用方法时，我们要传入调用方法的对象。

（4） 获取一个类的成员变量对象 Field类

1. 步骤，照样先是获取到Class对象

2. 对应的API，照样是拿全部/指定，拿公开/声明的这种排列组合，不多说了。唯一值得注意的是，前两个获取指定类型，传入的参数是参数的类型，也就是Class，而这里传入的是String，是属性名，因为类的属性类型可能相同，但是属性名是唯一的。

注意，这里返回的是 某个类的 Field类的对象。我们继而可以使用这个Field对象，修改 这个类的对象 的 成员变量，听起来是有点拗口。

💠 使用反射 对类的变量 进行取值/赋值

很多变量是 类的变量，所以我们先创建个对象。在调用取值、赋值时，我们要指明对哪个对象进行操作。

1. API
   

2. 总结
   

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画了一个图，来展示一下反射的几个API，看到这里，大家都知道这些方式是怎么用的了，但是为什么要这么用，为什么这么麻烦呢？

1.3 【面试】你在什么地方接触过反射的使用？

💫 泛型和泛型擦除，给ArrayList里add String数据

泛型和泛型擦除是面试常问的一个问题，在另外一篇中再说这个问题。我们先简述一下：泛型只是在规范你的书写，Java代码在编译阶段，所有的泛型信息会被擦除，Java的泛型基本上都是在编辑器这个层次上实现的，在生成的字节码文件中是不包含泛型信息的，使用泛型的时候加上的类型，在编译阶段会被擦除掉，这个过程称为泛型擦除。所以我们就可以在运行时，获取这个类的Class，再通过Class获取add Method，再通过method调用，调用指定类的add方法，来加入一个不符合泛型规定的变量。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> l1 = new ArrayList<Integer>();
        l1.add(2);
        // 1. 获取Class
        Class c1 = l1.getClass();
        // 2. 通过Class 获取 Method
        Method m = c1.getMethod("add",Object.class);
        // 3. 通过Method调用add方法，加入String类型变量
        m.invoke(l1,"String");
        System.out.println(l1);
    }

💫 平时我们在学习项目、框架时，在哪里学习过反射呢？

1. JDBC驱动注册：JavaWeb，JDBC的Driver注册。最最最开始学习JDBC时，我们使用过Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")来注册驱动。
   并且，这条语句没有返回值，我们只是需要这个类加载的动作。我们知道，在类的初始化阶段，类加载会执行静态代码块。在Driver的静态代码块中，通过DriverManager的静态方法RegisterDriver来注册驱动。
   

2. MyBatisMapper代理：MyBatis中，我们也使用到了反射。在最早的JavaWeb中，我们的MyBatis还是使用xml来开发的。sqlSession.getMapper(UserMapper.class)，这里的Mapper代理开发就使用了反射的方法获取类的Class对象。以前使用xml配置编写时，sqlSession使用namespace+id来指定查询语句，这样的编码方式耦合度高。使用mapper代理开发，可以通过接口的方法指定查询语句，减少耦合程度。

3. SSM框架中也有反射的使用。Spring的getBean：我们一开始学习Spring时，都是从IoC和DI这两个概念接触的。至于IoC，就是在配置文件中配置好Bean，然后使用ApplicationContext来getBean，来创建实例。我们给getBean传入id，id对应着配置文件中Bean的class...class也就是类的全限定名的一个字符串。这里使用的也是反射机制。还有Spring中@Import注解，也是传入xxxConfig.class，Spring整合Junit的注解也都是传入.class