吊打名企面试官 | 如何理解java的反射机制？

系列文章：

吊打名企面试官 | 当我们打开一个网页时，究竟发生了什么？

吊打名企面试官 | 如何理解java的反射机制？

概述

Java的反射（reflection）机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性，既然能拿到，那么我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射（reflection）机制。

面试问题1：什么是反射？

面试问题2：反射相关的几个类型分别是什么？

面试问题3：反射的优缺点是什么？

面试问题4：你知道的哪些框架当中用到了反射机制？

一、用途

1、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 。

2、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。

二、反射相关的类

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量/类的属性
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造方法

这几个类是反射相关的重要的几个类，童鞋们，要记住哟！

• Class类(反射的入口 )

Class帮助文档：

https://developer.android.google.cn/reference/java/lang/Class

（复制链接到浏览器查看哟）

Class代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 。

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是java.lang.Class .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例(老铁们要注意，这个Class对象存放在方法区，不在堆里面的)。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 。

(重要)常用获得类相关的方法：

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

• 如何拿到Class对象？

共有3种方式可以获得Class对象： 

第一种：使用  Class.forName("类的全路径名"); 静态方法。

前提：已明确类的全路径名。

第二种：使用类名.class方法。

说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class。

第三种：使用类对象的 getClass()方法

下面我们来一次介绍，直接上代码：

/** * Created with IntelliJ IDEA. * Description: * User: GAOBO * Date: 2020-02-20 * Time: 15:24 */class Student{    //私有属性name    private String name = "bit";    //公有属性age    public int age = 18;    //不带参数的构造方法    public Student(){        System.out.println("Student()");    }
    private Student(String name,int age) {        this.name = name;        this.age = age;        System.out.println("Student(String,name)");    }
    private void eat(){        System.out.println("i am eat");    }
    public void sleep(){        System.out.println("i am pig");    }
    private void function(String str) {        System.out.println(str);    }
    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}
public class TestDemo {    public static void main(String[] args) {        /*        1.通过getClass获取Class对象         */        Student s1 = new Student();        Class c1 = s1.getClass();        /*        2.直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高        这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class         */        Class c2 = Student.class;        /*        3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，        但可能抛出 ClassNotFoundException 异常         */        Class c3 = null;        try {            //注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径            c3 = Class.forName("Student");        } catch (ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        }        //一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的        //c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是true        System.out.println(c1.equals(c2));        System.out.println(c1.equals(c3));        System.out.println(c2.equals(c3));    }}

输出结果：true   true   true

到这里，我们已经完成了反射的第一步，拿到了Class对象。我们可以看到打印结果，输出都是true.这也印证了，Class对象本身，对于每个类来说，只有一份。且，他是在方法区的。

三、反射过程中其他类及方法的介绍

我们上面讲过，反射就是在运行过程当中，动态的获取类的属性，方法等。那么这些属性和方法获取到了之后，如何接收这些类型呢？我们来介绍一下，剩余的类型吧！

• (重要)常用获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

• (重要)常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)

  Field相关拓展链接：

  https://developer.android.google.cn/reference/java/lang/reflect/Field

  （复制链接到浏览器查看哟）

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

• (了解)获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class<A> annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class<A> annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

• (重要)获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）

  Constructor相关拓展链接：

  https://developer.android.google.cn/reference/java/lang/reflect/Constructor

  （复制链接到浏览器查看哟）

方法	用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

• (重要)获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method相关）

  Method相关拓展链接：

  https://developer.android.google.cn/reference/java/lang/reflect/Method

  （复制链接到浏览器查看哟）

方法	用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

以上我们大概列举出了很多重要的类当中的方法，具体如何使用，我们接下来看看。

接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类中，以便进行理解。

注意：所有和反射相关的包都在import java.lang.reflect 包下面。

import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Field;import java.lang.reflect.Method;
/** * Created with IntelliJ IDEA. * Description: * User: GAOBO * Date: 2020-02-20 * Time: 16:31 */public class ReflectClassDemo {    // 创建对象    public static void reflectNewInstance() {        try {            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");            Object objectStudent = classStudent.newInstance();            Student student = (Student) objectStudent;            System.out.println("获得学生对象："+student);        } catch (Exception ex) {            ex.printStackTrace();        }    }    // 反射私有的构造方法  屏蔽内容为获得公有的构造方法    public static void reflectPrivateConstructor() {        try {            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");            //注意传入对应的参数            Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);            //Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();            //设置为true后可修改访问权限            declaredConstructorStudent.setAccessible(true);            Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("高博",15);            //Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();            Student student = (Student) objectStudent;            System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);        } catch (Exception ex) {            ex.printStackTrace();        }    }
    // 反射私有属性    public static void reflectPrivateField() {        try {            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
            Field field  = classStudent.getDeclaredField("name");            field.setAccessible(true);            //可以修改该属性的值            Object objectStudent = classStudent.newInstance();            Student student = (Student) objectStudent;
            field.set(student,"小明");
            String name = (String) field.get(student);            System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);        } catch (Exception ex) {            ex.printStackTrace();        }    }
    // 反射私有方法    public static void reflectPrivateMethod() {        try {            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");            Method methodStudent = classStudent.getDeclaredMethod("function",String.class);            System.out.println("私有方法的方法名为："+methodStudent.getName());            //私有的一般都要加            methodStudent.setAccessible(true);            Object objectStudent = classStudent.newInstance();            Student student = (Student) objectStudent;            methodStudent.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");
        } catch (Exception ex) {            ex.printStackTrace();        }    }
    public static void main(String[] args) {        //reflectNewInstance();        //reflectPrivateConstructor();        //reflectPrivateField();        reflectPrivateMethod();    }}

四、反射优点和缺点

优点：

1.对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；

2.增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力；

3.反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点：

1.反射会有效率问题，会降低程序的效率；

2.反射技术绕过了源代码的技术，会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂 。

五、总结

好了，以上就是反射相关的一些重要知识，以及一些简单的应用，在后期学习框架相关的时候，大家就会更好的理解反射了！