华强都懂的反射，你不懂吗
我们都知道反射是框架设计的灵魂，是必须要掌握的内容，华强都懂了，你还不懂吗，今天我就来带你揭开反射的真面目，就问你看不看吧。
为什么要使用反射
我们先想一下为什么要有反射，看下面的例子：
假如我们有一个接口 X 及其方法 test，和两个对应的实现类 A、B：
public class Test {
interface X {
public void test();
}
class A implements X{
@Override
public void test() {
System.out.println("I am A");
}
}
class B implements X{
@Override
public void test() {
System.out.println("I am B");
}
}
我们正常使用哪个实现类就直接 new 一个就好了，看下面的代码：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
X a = create1("A");
a.test();
X b = create1("B");
b.test();
}
public static X create1(String name){
if (name.equals("A")) {
return new A();
} else if(name.equals("B")){
return new B();
}
return null;
}
}
如果按照这种写法，如果有很多个不同的X的实现类，就要写很多个if语句来创建不同实现类的对象，我们看看反射是如何做的：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
X a = create2("A");
a.test();
X b = create2("B");
b.test();
}
// 使用反射机制
public static X create2(String name){
Class<?> class = Class.forName(name);
X x = (X) class.newInstance();
return x;
}
}
向 create2() 方法传入包名和类名，通过反射机制动态的加载指定的类，然后再实例化对象。
看完上面这个例子，相信你对反射有了一定的认识。反射拥有以下四大功能：
- 在运行时（动态编译）获知任意一个对象所属的类。
- 在运行时构造任意一个类的对象。
- 在运行时获知任意一个类所具有的成员变量和方法。
- 在运行时调用任意一个对象的方法和属性。
上述这种「动态获取信息、动态调用对象的方法」的功能称为 Java 语言的反射机制。
Class 类是个什么东东
要想理解反射，首先要理解 Class 类，因为 Class 类是反射实现的基础。
我们看看 JDK 中Class 类的源码：
public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
GenericDeclaration,
Type,
AnnotatedElement {
在程序运行期间，JVM 始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识，这个信息跟踪着每个对象所属的类的完整结构信息，包括包名、类名、实现的接口、拥有的方法和字段等。可以通过专门的 Java 类访问这些信息，这个类就是 Class 类。我们可以把 Class 类理解为类的类型，一个 Class 对象，称为类的类型对象，一个 Class 对象对应一个加载到 JVM 中的一个 .class 文件。
在通常情况下，一定是先有类再有对象。以下面这段代码为例，类的正常加载过程是这样的：
import java.util.Date; // 先有类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date(); // 后有对象
System.out.println(date);
}
}
首先 JVM 会将你的代码编译成一个 .class 字节码文件，然后被类加载器（Class Loader）加载进 JVM 的内存中，同时会创建一个 Date 类的 Class 对象存到堆中（注意这个不是 new 出来的对象，而是类的类型对象）。JVM 在创建 Date 对象前，会先检查其类是否加载，寻找类对应的 Class 对象，若加载好，则为其分配内存，然后再进行初始化 new Date()。
需要注意的是，每个类只有一个 Class 对象，也就是说如果我们有第二条 new Date() 语句，JVM 不会再生成一个 Date 的 Class 对象，因为已经存在一个了。这也使得我们可以利用 == 运算符实现两个类对象比较的操作：
System.out.println(date.getClass() == Date.class); // true
在加载完一个类后，内存中就产生了一个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 Class 对象看到类的结构，就好比一面镜子。所以我们形象的称之为：反射。
在通常情况下，是先有类再有对象，我们把这个通常情况称为 “正”。那么反射中的这个 “反” 我们就可以理解为根据对象找到对象所属的类（对象的出处）
Date date = new Date();
System.out.println(date.getClass()); // "class java.util.Date"
通过反射，也就是调用了 getClass() 方法后，我们就获得了 Date 类对应的 Class 对象，看到了 Date 类的结构，输出了 Date 对象所属的类的完整名称，即找到了对象的出处。当然，获取 Class 对象的方式不止这一种。
获取 Class 类对象的方式
从 Class 类的源码可以看出，它的构造函数是私有的，也就是说只有 JVM 可以创建 Class 类的对象，我们不能像普通类一样直接 new 一个 Class 对象。
private Class(ClassLoader loader) {
classLoader = loader;
}
我们只能通过已有的类或对象来得到一个 Class类对象，Java 提供了三种方式：
第一种：
Class clazz = 类名.class;
但是我们一般是不知道具体类的，基本都是通过遍历包下面的类来获取 Class 对象，通过此方式获取 Class 对象不会进行初始化。
第二种：
Class clazz = Class.forName("com.xxx.类名");
这个 forName 方法底层是调用的 forName0，源码如下：
public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}
第 2 个 boolean 参数表示类是否需要初始化，默认是需要初始化。一旦初始化，就会触发目标对象的 static 块代码执行，static 参数也会被再次初始化。
第三种：
Date date = new Date();Class clazz = date.getClass(); // 获取该对象实例的 Class 类对象
通过对象实例
instance.getClass()获取。
反射构造一个类的实例
上面我们介绍了获取 Class 类对象的方式，那么成功获取之后，我们就需要构造对应类的实例。下面介绍三种方法，第一种最为常见，最后一种大家稍作了解即可。
使用 Class.newInstance
举个具体的例子方便大家理解：
Date date1 = new Date();
Class clazz = date1.getClass();
Date date2 = clazz.newInstance(); // 创建一个与 clazz 具有相同类类型的实例
需要注意的是，newInstance方法调用默认的构造函数（无参构造函数）初始化新创建的对象。如果这个类没有默认的构造函数， 就会抛出一个异常。源码分析如下：
public T newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException {
if (System.getSecurityManager() != null) {
checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false);
}
if (cachedConstructor == null) {
if (this == Class.class) {
throw new IllegalAccessException("Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class");
}
}
}
通过反射先获取构造方法再调用
由于不是所有的类都有无参构造函数又或者类构造器是 private 的，在这样的情况下，如果我们还想通过反射来实例化对象，Class.newInstance 是无法满足的。此时，我们可以使用 Constructor 的 newInstance 方法来实现，先获取构造函数，再执行构造函数。
public T newInstance(Object ... initargs) throws InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
}
}
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;
// read volatile
if (ca == null) {
ca = acquireConstructorAccessor();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
return inst;
}
从上面代码很容易看出，Constructor.newInstance 是可以携带参数的，而 Class.newInstance 是无参的，这也就是为什么它只能调用无参构造函数的原因了。
大家不要把这两个
newInstance方法弄混了。如果被调用的类的构造函数为默认的构造函数，采用Class.newInstance()是比较好的选择， 一句代码就 OK；如果需要调用类的带参构造函数、私有构造函数等， 就需要采用Constractor.newInstance()。
Constructor.newInstance 是执行构造函数的方法。我们来看看获取构造函数可以通过哪些渠道，作用如其名，以下几个方法都比较好记也容易理解，返回值都通过 Cnostructor 类型来接收。
那怎么获取到构造函数了，主要有下面几种方法：
1）获取所有"公有的"构造方法
public Constructor[] getConstructors() { }
2）获取所有的构造方法（包括私有、受保护、默认、公有）
public Constructor[] getDeclaredConstructors() { }
3）获取一个指定参数类型的"公有的"构造方法
public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes) { }
4）获取一个指定参数类型的"构造方法"，可以是私有的，或受保护、默认、公有
public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) { }
使用开源库 Objenesis
Objenesis 是一个开源库，和上述第二种方法一样，可以调用任意的构造函数，不过封装的比较简洁：
public class Test {
// 不存在无参构造函数
private int i;
public Test(int i){
this.i = i;
}
public void show(){
System.out.println("test..." + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
Objenesis objenesis = new ObjenesisStd(true);
Test test = objenesis.newInstance(Test.class);
test.show();
}
反射获取成员变量
和获取构造函数差不多，获取成员变量也分批量获取和单个获取。返回值通过 Field 类型来接收。
批量获取
1）获取所有公有的字段
public Field[] getFields() { }
2）获取所有的字段（包括私有、受保护、默认的）
public Field[] getDeclaredFields() { }
单个获取
1）获取一个指定名称的公有的字段
public Field getField(String name) { }
2）获取一个指定名称的字段，可以是私有、受保护、默认的
public Field getDeclaredField(String name) { }
获取到成员变量之后，如何修改它们的值呢？
public void set(Object obj, Object value) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
}
}
getFieldAccessor(obj).set(obj, value);}
通过这个 set 方法，就可以修改变量的值了，set 方法包含两个参数：
- obj：哪个对象要修改这个成员变量
- value：要修改成哪个值
反射获取成员方法
同样的，获取成员方法也分批量获取和单个获取。返回值通过 Method 类型来接收。
批量获取
1）获取所有"公有方法"（包含父类的方法，当然也包含 Object 类）
public Method[] getMethods() { }
2）获取所有的成员方法，包括私有的（不包括继承的）
public Method[] getDeclaredMethods() { }
单个获取
获取一个指定方法名和参数类型的成员方法：
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
获取到方法之后该怎么调用它们呢？
public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
}
}
MethodAccessor ma = methodAccessor;
// read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
return ma.invoke(obj, args);
}
invoke 方法中包含两个参数：
- obj：哪个对象要来调用这个方法
- args：调用方法时所传递的实参
总结
经过了上面发射的学习，我们应该对反射有了一定的了解，下面说说反射的优缺点：
优点：比较灵活，能够在运行时动态获取类的实例。
缺点：
1）性能瓶颈：反射相当于一系列解释操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 Java 代码要慢很多。
2）安全问题：反射机制破坏了封装性，因为通过反射可以获取并调用类的私有方法和字段。
反射的经典应用场景
- 动态代理机制
- 使用 JDBC 连接数据库
- Spring / Hibernate 框架（实际上是因为使用了动态代理，所以才和反射机制有关）
巨人的肩膀：
