java反射机制

1|0反射的原理

1|1Java反射机制概述

Java Reflection
（1）Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期 借助于ReflectionAPI取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内 部属性及方法。

（2）加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。

1|0动态语言 vs 静态语言

1|0动态语言

是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以 被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。

主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。

静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。 Java的动态性让编程的时候更加灵活！

Java反射机制研究及应用

Java反射机制提供的功能

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
2. 在运行时构造任意一个类的对象
3. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
4. 在运行时获取泛型信息 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
5. 在运行时处理注解 生成动态代理

反射相关的主要API

1. java.lang.Class:代表一个类
2. java.lang.reflect.Method:代表类的方法
3. java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
4. java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器  … …

1|2Class类的理解

类的加载过程
1.1 初步了解
⭕ 程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。

⭕ 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。

⭕ 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。类的加载过程图解

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

1|0何为Class类？

Class类在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承：

public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。

⭕ 对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的Class类型的对象。
一个 Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitivetype/void/[])的有关信息。

⭕ Class本身也是一个类

⭕ Class 对象只能由系统建立对象

⭕ 一个加载的类在 JVM中只会有一个Class实例

⭕ 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件

⭕ 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class 实例所生成

⭕ 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构

⭕ Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的

1|0Class类的常用方法方法

方法名	说明
static Class forName(String name)	返回指定类名 name 的 Class 对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或void）名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class [] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
返回该类的类加载器	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组
Method getMethod(String name,Class … paramTypes)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

1|0哪些类型可以有Class对象？

（1）class： 外部类，成员(成员内部类，静态内部类)，局部内部类，匿名内部类
（2）interface：接口
（3）[]：数组
（4）enum：枚举
（5）annotation：注解@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void

1|3获取Class类实例的四种方法

1. 调用运行时类的属性：.class
   前提：若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠， 程序性能最高
   示例： Class clazz1 = String.class;

2. 通过运行时类的对象,调用getClass()
   前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
   示例：Class clazz = “www.atguigu.com”.getClass();

3.调用Class的静态方法：forName(String classPath)
前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName() 获取，可能抛出ClassNotFoundException
示例： Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);

4. 使用类的加载器：ClassLoader
   示例：
   ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
   Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

@Test
public void test1() throws ClassNotFoundException {
            //方式一：调用运行时类的属性：.class
            Class clazz1 = Person.class;
            System.out.println(clazz1);//class com.jiaying.java1.Person
            //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
            Person p1 = new Person();
            Class clazz2 = p1.getClass();
            System.out.println(clazz2);//class com.jiaying.java1.Person

            //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
            Class clazz3 = Class.forName("com.jiaying.java1.Person");
            Class clazz5 = Class.forName("java.lang.String");
            System.out.println(clazz3);//class com.jiaying.java1.Person
            System.out.println(clazz5);//class java.lang.String
    
            System.out.println(clazz1 == clazz2);//true
            System.out.println(clazz1 == clazz3);//true
    
            //方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)
            ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
            Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.jiaying.java1.Person");
            System.out.println(clazz4);//class com.jiaying.java1.Person
            System.out.println(clazz1 == clazz4);//true

}

2|0反射的优点和缺点

2|1一、反射机制的优点

首先，反射机制极大的提高了程序的灵活性和扩展性，降低模块的耦合性，提高自身的适应能力。
其次，通过反射机制可以让程序创建和控制任何类的对象，无需提前硬编码目标类。
再次，使用反射机制能够在运行时构造一个类的对象、判断一个类所具有的成员变量和方法、调用一个对象的方法。
最后，反射机制是构建框架技术的基础所在，使用反射可以避免将代码写死在框架中。

java的反射机制就是增加程序的灵活性，避免将程序写死到代码里。
例如： 实例化一个 person()对象， 不使用反射， new person(); 如果想变成 实例化 其他类， 那么必须修改源代码，并重新编译

  使用反射： class.forName("com.xxx.Person").newInstance()； 而且这个类描述可以写到配置文件中，如 **.xml, 这样如果想实例化其他类，只要修改配置文件的"类描述"就可以了，不需要重新修改代码并编译。

反射其实就是程序能够自检查自身信息。就像程序会照镜子反光看自己。
在程序中可以检查某个类中的方法属性等信息，并且能够动态调用。
这样可以写出很灵活的程序。
比如要把一个对象中的数据copy到另外一个对象中，规则是属性名相同就copy，
就可以用反射来做，不需要指定每个属性的名字，只要动态从类中取得信息，
再判断属性名是否相同即可。当然应用还有很多。
反射可以结合Java的字节码，使用ASM和cglib等库，还能动态生成类。
hibernate的延迟载入，spring的AOP都是这么实现的
反射给Java带来了一些动态性。不过虽然很好，但毕竟还是有一定局限性的。另外ASM，cglib使用还是不放便。因此一些纯动态语言现在是一个重要发展趋势，比如ruby，python等，程序很容易动态生成。
增加程序的灵活性。

如struts中。请求的派发控制。

当请求来到时。struts通过查询配置文件。找到该请求对应的action。已经方法。

然后通过反射实例化action。并调用响应method。

如果不使用反射，那么你就只能写死到代码里了。

所以说，一个灵活，一个不灵活。

很少情况下是非用反射不可的。大多数情况下反射是为了提高程序的灵活性。

因此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。
a、什么是反射：
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。这一概念的提出很快引发了计算机科学领域关于应用反射性的研究。它首先被程序语言的设计领域所采用,并在Lisp和面向对象方面取得了成绩。其中LEAD/LEAD++ 、OpenC++ 、MetaXa和OpenJava等就是基于反射机制的语言。最近，反射机制也被应用到了视窗系统、操作系统和文件系统中。

反射本身并不是一个新概念，尽管计算机科学赋予了反射概念新的含义。在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己行为的描述（self-representation）和监测（examination），并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。

b、什么是Java中的类反射：
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。Java 的这一能力在实际应用中用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。
Reflection 是 Java 被视为动态（或准动态）语言的关键，允许程序于执行期 Reflection APIs 取得任何已知名称之 class 的內部信息，包括 package、type parameters、superclass、implemented interfaces、inner classes, outer class, fields、constructors、methods、modifiers，並可于执行期生成instances、变更 fields 內容或唤起 methods。

c、Java类反射中所必须的类：
Java的类反射所需要的类并不多，它们分别是：Field、Constructor、Method、Class、Object，下面我将对这些类做一个简单的说明。
Field类：提供有关类或接口的属性的信息，以及对它的动态访问权限。反射的字段可能是一个类（静态）属性或实例属性，简单的理解可以把它看成一个封装反射类的属性的类。
Constructor类：提供关于类的单个构造方法的信息以及对它的访问权限。这个类和Field类不同，Field类封装了反射类的属性，而Constructor类则封装了反射类的构造方法。
Method类：提供关于类或接口上单独某个方法的信息。所反映的方法可能是类方法或实例方法（包括抽象方法）。 这个类不难理解，它是用来封装反射类方法的一个类。
Class类：类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。
Object类：每个类都使用 Object 作为超类。所有对象（包括数组）都实现这个类的方法。

2|2二、反射机制的缺点

尽管反射机制带来了极大的灵活性及方便性，但反射也有缺点。反射机制的功能非常强大，但不能滥用。在能不使用反射完成时，尽量不要使用，原因有以下几点：
1、性能问题。
Java反射机制中包含了一些动态类型，所以Java虚拟机不能够对这些动态代码进行优化。因此，反射操作的效率要比正常操作效率低很多。我们应该避免在对性能要求很高的程序或经常被执行的代码中使用反射。而且，如何使用反射决定了性能的高低。如果它作为程序中较少运行的部分，性能将不会成为一个问题。
2、安全限制。
使用反射通常需要程序的运行没有安全方面的限制。如果一个程序对安全性提出要求，则最好不要使用反射。
3、程序健壮性。
反射允许代码执行一些通常不被允许的操作，所以使用反射有可能会导致意想不到的后果。反射代码破坏了Java程序结构的抽象性，所以当程序运行的平台发生变化的时候，由于抽象的逻辑结构不能被识别，代码产生的效果与之前会产生差异。

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