java中的反射(一)
在之前学java基础时学习过反射，但在因为没有相应的应用场景，所以也是一知半解。最近在学spring的时候发现反射是其中很重要的一部分，所以回顾一下，并看看它在spring中的应用。
目录
一、反射
1、class类
2、访问字段
3、调用方法
4、调用构造方法
5、获取继承对象
6、动态代理
二、sping中的反射
本篇内容,参考https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1255945147512512
本篇包括
一、反射
1、class类
2、访问字段
3、调用方法
先来看看反射
反射
网上有个很有意思的解释,java是个大美女,但大美女有很多事情是规定不让你做的.反射就是把枪,有枪在手,你想让大美女做什么事就做什么事,脱光了都没问题。例子虽然比较大胆，但道理确是讲的清楚。
反射就是Reflection，Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。
正常情况下，如果我们要调用一个对象的方法，或者访问一个对象的字段，通常会传入对象实例：
// Main.java
import com.itranswarp.learnjava.Person;
public class Main {
String getFullName(Person p) {
return p.getFirstName() + " " + p.getLastName();
}
}
但是，如果不能获得Person类，只有一个Object实例，比如这样：
String getFullName(Object obj) {
return ???
}
怎么办？有人会说：强制转型啊！
String getFullName(Object obj) {
Person p = (Person) obj;
return p.getFirstName() + " " + p.getLastName();
}
强制转型的时候，你会发现一个问题：编译上面的代码，仍然需要引用Person类。不然，去掉import语句，你看能不能编译通过？
所以，反射是为了解决在运行期，对某个实例一无所知的情况下，如何调用其方法。
Class类
除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）。例如：
String
Object
Runnable
Exception
...
仔细思考，我们可以得出结论：class（包括interface）的本质是数据类型（Type）。无继承关系的数据类型无法赋值：
Number n = new Double(123.456); // OK
String s = new Double(123.456); // compile error!
而class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时，将其加载进内存。
每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例，并关联起来。注意：这里的Class类型是一个名叫Class的class。它长这样：
public final class Class {
private Class() {}
}
以String类为例，当JVM加载String类时，它首先读取String.class文件到内存，然后，为String类创建一个Class实例并关联起来：
Class cls = new Class(String);
这个Class实例是JVM内部创建的，如果我们查看JDK源码，可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。
所以，JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）：
一个Class实例包含了该class的所有完整信息：
由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例，并在实例中保存了该class的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个Class实例，我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。
这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。
如何获取一个class的Class实例？有三个方法：
方法一：直接通过一个class的静态变量class获取：
Class cls = String.class;
方法二：如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取：
String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();
方法三：如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取：
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
因为Class实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例：
Class cls1 = String.class;
String s = "Hello";
Class cls2 = s.getClass();
boolean sameClass = cls1 == cls2; // true
注意一下Class实例比较和instanceof的差别：
Integer n = new Integer(123);
boolean b1 = n instanceof Integer; // true，因为n是Integer类型
boolean b2 = n instanceof Number; // true，因为n是Number类型的子类
boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true，因为n.getClass()返回Integer.class
boolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false，因为Integer.class!=Number.class
用instanceof不但匹配指定类型，还匹配指定类型的子类。而用==判断class实例可以精确地判断数据类型，但不能作子类型比较。
通常情况下，我们应该用instanceof判断数据类型，因为面向抽象编程的时候，我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class的时候，我们才使用==判断class实例。
因为反射的目的是为了获得某个实例的信息。因此，当我们拿到某个Object实例时，我们可以通过反射获取该Object的class信息：
void printObjectInfo(Object obj) {
Class cls = obj.getClass();
}
要从Class实例获取获取的基本信息，参考下面的代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
printClassInfo("".getClass());
printClassInfo(Runnable.class);
printClassInfo(java.time.Month.class);
printClassInfo(String[].class);
printClassInfo(int.class);
}
static void printClassInfo(Class cls) {
System.out.println("Class name: " + cls.getName());
System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
if (cls.getPackage() != null) {
System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
}
System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
System.out.println("is array: " + cls.isArray());
System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
System.out.println("-----------------------");
}
}
运行结果
Class name: java.lang.String
Simple name: String
Package name: java.lang
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: false
-----------------------
Class name: java.lang.Runnable
Simple name: Runnable
Package name: java.lang
is interface: true
is enum: false
is array: false
is primitive: false
-----------------------
Class name: java.time.Month
Simple name: Month
Package name: java.time
is interface: false
is enum: true
is array: false
is primitive: false
-----------------------
Class name: [Ljava.lang.String;
Simple name: String[]
is interface: false
is enum: false
is array: true
is primitive: false
-----------------------
Class name: int
Simple name: int
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: true
-----------------------
注意到数组（例如String[]）也是一种Class，而且不同于String.class，它的类名是[Ljava.lang.String。此外，JVM为每一种基本类型如int也创建了Class，通过int.class访问。
如果获取到了一个Class实例，我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例：
// 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance();
上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例，它的局限是：只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。
动态加载
JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。例如：
// Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
if (args.length > 0) {
create(args[0]);
}
}
static void create(String name) {
Person p = new Person(name);
}
}
当执行Main.java时，由于用到了Main，因此，JVM首先会把Main.class加载到内存。然而，并不会加载Person.class，除非程序执行到create()方法，JVM发现需要加载Person类时，才会首次加载Person.class。如果没有执行create()方法，那么Person.class根本就不会被加载。
这就是JVM动态加载class的特性。
动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性，我们才能在运行期根据条件加载不同的实现类。例如，Commons Logging总是优先使用Log4j，只有当Log4j不存在时，才使用JDK的logging。利用JVM动态加载特性，大致的实现代码如下：
// Commons Logging优先使用Log4j:
LogFactory factory = null;
if (isClassPresent("org.apache.logging.log4j.Logger")) {
factory = createLog4j();
} else {
factory = createJdkLog();
}
boolean isClassPresent(String name) {
try {
Class.forName(name);
return true;
} catch (Exception e) {
return false;
}
}
这就是为什么我们只需要把Log4j的jar包放到classpath中，Commons Logging就会自动使用Log4j的原因。
小结
JVM为每个加载的class及interface创建了对应的Class实例来保存class及interface的所有信息；
获取一个class对应的Class实例后，就可以获取该class的所有信息；
通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）；
JVM总是动态加载class，可以在运行期根据条件来控制加载class。
访问字段
对任意的一个Object实例，只要我们获取了它的Class，就可以获取它的一切信息。
我们先看看如何通过Class实例获取字段信息。Class类提供了以下几个方法来获取字段：
Field getField(name)：根据字段名获取某个public的field（包括父类）
Field getDeclaredField(name)：根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）
Field[] getFields()：获取所有public的field（包括父类）
Field[] getDeclaredFields()：获取当前类的所有field（不包括父类）
我们来看一下示例代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class stdClass = Student.class;
// 获取public字段"score":
System.out.println(stdClass.getField("score"));
// 获取继承的public字段"name":
System.out.println(stdClass.getField("name"));
// 获取private字段"grade":
System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));
}
}
class Student extends Person {
public int score;
private int grade;
}
class Person {
public String name;
}
运行结果
public int Student.score
public java.lang.String Person.name
private int Student.grade
上述代码首先获取Student的Class实例，然后，分别获取public字段、继承的public字段以及private字段，打印出的Field类似。
一个Field对象包含了一个字段的所有信息：
getName()：返回字段名称，例如，"name"；
getType()：返回字段类型，也是一个Class实例，例如，String.class；
getModifiers()：返回字段的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。
以String类的value字段为例，它的定义是：
public final class String {
private final byte[] value;
}
我们用反射获取该字段的信息，代码如下：
Field f = String.class.getDeclaredField("value");
f.getName(); // "value"
f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
int m = f.getModifiers();
Modifier.isFinal(m); // true
Modifier.isPublic(m); // false
Modifier.isProtected(m); // false
Modifier.isPrivate(m); // true
Modifier.isStatic(m); // false
获取字段值
利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步，我们还可以拿到一个实例对应的该字段的值。
例如，对于一个Person实例，我们可以先拿到name字段对应的Field，再获取这个实例的name字段的值：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Object p = new Person("Xiao Ming");
Class c = p.getClass();
Field f = c.getDeclaredField("name");
Object value = f.get(p);
System.out.println(value); // "Xiao Ming"
}
}
class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
}
运行出错
Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: class Main cannot access a member of class Person with modifiers "private"
at java.base/jdk.internal.reflect.Reflection.newIllegalAccessException(Reflection.java:385)
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:693)
at java.base/java.lang.reflect.Field.checkAccess(Field.java:1096)
at java.base/java.lang.reflect.Field.get(Field.java:417)
at Main.main(Main.java:9)
上述代码先获取Class实例，再获取Field实例，然后，用Field.get(Object)获取指定实例的指定字段的值。
运行代码，如果不出意外，会得到一个IllegalAccessException，这是因为name被定义为一个private字段，正常情况下，Main类无法访问Person类的private字段。要修复错误，可以将private改为public，或者，在调用Object value = f.get(p);前，先写一句：
f.setAccessible(true);
调用Field.setAccessible(true)的意思是，别管这个字段是不是public，一律允许访问。
可以试着加上上述语句，再运行代码，就可以打印出private字段的值。
有童鞋会问：如果使用反射可以获取private字段的值，那么类的封装还有什么意义？
答案是正常情况下，我们总是通过p.name来访问Person的name字段，编译器会根据public、protected和private决定是否允许访问字段，这样就达到了数据封装的目的。
而反射是一种非常规的用法，使用反射，首先代码非常繁琐，其次，它更多地是给工具或者底层框架来使用，目的是在不知道目标实例任何信息的情况下，获取特定字段的值。
此外，setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager，那么它会根据规则进行检查，有可能阻止setAccessible(true)。例如，某个SecurityManager可能不允许对java和javax开头的package的类调用setAccessible(true)，这样可以保证JVM核心库的安全。
设置字段值
通过Field实例既然可以获取到指定实例的字段值，自然也可以设置字段的值。
设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的，其中第一个Object参数是指定的实例，第二个Object参数是待修改的值。示例代码如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Person p = new Person("Xiao Ming");
System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
Class c = p.getClass();
Field f = c.getDeclaredField("name");
f.setAccessible(true);
f.set(p, "Xiao Hong");
System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
}
}
class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return this.name;
}
}
运行结果
Xiao Ming
Xiao Hong
运行上述代码，打印的name字段从Xiao Ming变成了Xiao Hong，说明通过反射可以直接修改字段的值。
同样的，修改非public字段，需要首先调用setAccessible(true)。
小结
Java的反射API提供的Field类封装了字段的所有信息：
-
通过Class实例的方法可以获取Field实例：getField()，getFields()，getDeclaredField()，getDeclaredFields()；
-
通过Field实例可以获取字段信息：getName()，getType()，getModifiers()；
-
通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段，如果存在访问限制，要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。
-
通过反射读写字段是一种非常规方法，它会破坏对象的封装。
调用方法
我们已经能通过Class实例获取所有Field对象，同样的，可以通过Class实例获取所有Method信息。Class类提供了以下几个方法来获取Method：
- Method getMethod(name, Class...)：获取某个public的Method（包括父类）
- Method getDeclaredMethod(name, Class...)：获取当前类的某个Method（不包括父类）
- Method[] getMethods()：获取所有public的Method（包括父类）
- Method[] getDeclaredMethods()：获取当前类的所有Method（不包括父类）
我们来看一下示例代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class stdClass = Student.class;
// 获取public方法getScore，参数为String:
System.out.println(stdClass.getMethod("getScore", String.class));
// 获取继承的public方法getName，无参数:
System.out.println(stdClass.getMethod("getName"));
// 获取private方法getGrade，参数为int:
System.out.println(stdClass.getDeclaredMethod("getGrade", int.class));
}
}
class Student extends Person {
public int getScore(String type) {
return 99;
}
private int getGrade(int year) {
return 1;
}
}
class Person {
public String getName() {
return "Person";
}
}
运行结果
Note: Main.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
public int Student.getScore(java.lang.String)
public java.lang.String Person.getName()
private int Student.getGrade(int)
上述代码首先获取Student的Class实例，然后，分别获取public方法、继承的public方法以及private方法，打印出的Method类似.
一个Method对象包含一个方法的所有信息：
- getName()：返回方法名称，例如："getScore"；
- getReturnType()：返回方法返回值类型，也是一个Class实例，例如：String.class；
- getParameterTypes()：返回方法的参数类型，是一个Class数组，例如：{String.class, int.class}；
- getModifiers()：返回方法的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。
调用方法
当我们获取到一个Method对象时，就可以对它进行调用。我们以下面的代码为例：
String s = "Hello world";
String r = s.substring(6); // "world"
如果用反射来调用substring方法，需要以下代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// String对象:
String s = "Hello world";
// 获取String substring(int)方法，参数为int:
Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
// 在s对象上调用该方法并获取结果:
String r = (String) m.invoke(s, 6);
// 打印调用结果:
System.out.println(r);
}
}
运行结果
world
注意到substring()有两个重载方法，我们获取的是String substring(int)这个方法。思考一下如何获取String substring(int, int)方法。
对Method实例调用invoke就相当于调用该方法，invoke的第一个参数是对象实例，即在哪个实例上调用该方法，后面的可变参数要与方法参数一致，否则将报错。
调用静态方法
如果获取到的Method表示一个静态方法，调用静态方法时，由于无需指定实例对象，所以invoke方法传入的第一个参数永远为null。我们以Integer.parseInt(String)为例：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获取Integer.parseInt(String)方法，参数为String:
Method m = Integer.class.getMethod("parseInt", String.class);
// 调用该静态方法并获取结果:
Integer n = (Integer) m.invoke(null, "12345");
// 打印调用结果:
System.out.println(n);
}
}
运行结果
12345
调用非public方法
和Field类似，对于非public方法，我们虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例，但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法，我们通过Method.setAccessible(true)允许其调用：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Person p = new Person();
Method m = p.getClass().getDeclaredMethod("setName", String.class);
m.setAccessible(true);
m.invoke(p, "Bob");
System.out.println(p.name);
}
}
class Person {
String name;
private void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
运行结果
Bob
此外，setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager，那么它会根据规则进行检查，有可能阻止setAccessible(true)。例如，某个SecurityManager可能不允许对java和javax开头的package的类调用setAccessible(true)，这样可以保证JVM核心库的安全。
多态
我们来考察这样一种情况：一个Person类定义了hello()方法，并且它的子类Student也覆写了hello()方法，那么，从Person.class获取的Method，作用于Student实例时，调用的方法到底是哪个？
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获取Person的hello方法:
Method h = Person.class.getMethod("hello");
// 对Student实例调用hello方法:
h.invoke(new Student());
}
}
class Person {
public void hello() {
System.out.println("Person:hello");
}
}
class Student extends Person {
public void hello() {
System.out.println("Student:hello");
}
}
运行结果
Student:hello
运行上述代码，发现打印出的是Student:hello，因此，使用反射调用方法时，仍然遵循多态原则：即总是调用实际类型的覆写方法（如果存在）。上述的反射代码：
Person p = new Student();
p.hello();
小结
-
Java的反射API提供的Method对象封装了方法的所有信息：
-
通过Class实例的方法可以获取Method实例：getMethod()，getMethods()，getDeclaredMethod()，getDeclaredMethods()；
-
通过Method实例可以获取方法信息：getName()，getReturnType()，getParameterTypes()，getModifiers()；
-
通过Method实例可以调用某个对象的方法：Object invoke(Object instance, Object... parameters)；
-
通过设置setAccessible(true)来访问非public方法；
-
通过反射调用方法时，仍然遵循多态原则。
