Java最强大的技术之一：反射

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何为反射？

Java的 反射机制 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 调用它的任意一个方法和属性 ；这种 动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能 称为 Java 语言的反射机制。

简而言之，只要你给我一个 .class ——类的名字，我就能通过反射获取到类的属性和方法。

反射是很多高级技术的基础，Java 中的注解、动态代理，各种框架注入 Spring 、 MyBatis 等都用到了反射技术。

Class 类

既然反射能够通过类的名字获取到类的关键信息，那么我们就来聊聊 Class 类。

Class 类在 JDK 中的定义

public final class Class<T>
extends Object
implements Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement

类 Class 的实例表示运行中的 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 也属于一个类，这个类反映为一个 类对象 ，由具有相同元素类型和维数的所有数组共享。

原始Java类型(布尔型、字节型、char型、short型、int型、long型、float型和double型)和关键字void也被表示为类对象。

类的加载过程

要想解剖一个类，必须先要获取到该类的 字节码 文件对象。

而解剖使用的就是 Class 类中的方法。所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。

类的加载

那么一个class文件（.java文件编译后）在我们的硬盘上，是怎么被加载到内存中的呢？

class进入内存分三步走：

1. Loading

Loading 就是把一个class文件装到内存中，它本来是class文件上一个个的二进制，一个个字节，通过Loading把它放到内存。

2. Linking

Linking 的过程又分为：

verification：校验装到内存的class文件是否符合class文件的标准，加入装进来的文件不是“CA FE BA BE”这样的，不符合class文件标准，直接被拒。
preparation：把class文件静态变量赋默认值，不是赋初始值。比如 static int i = 8 ，在该步骤只是把i赋了默认值0。
resolution：把class文件常量池里面用到的符号引用，把它转成直接内存地址，可以访问到的内容。

3. Initializing

Initializing 这一步就是将静态变量赋初始值，比如上面的 static int i = 8 ，在这一步才赋初始值8。

加载过程

获取 Class 类的三种方式

获取 Class 类通常有以下三种方式：

对象.getClass()

通过对象的getClass()方法获取Class类，说明对象已经创建好了，其实已经有Class类了。

类.class

这种方式获取Class类，需要提前知道类的名称，也就是项目中已经导入了相应的包，依赖性强。

Class.forName()

只需要传入一个类的完全限定名即可。

推荐使用 Class.forName() 的方式获取Class类。

反射常用到的API

获取类的构造方法：

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
                              throws NoSuchMethodException,
                                     SecurityException

public Constructor<?>[] getConstructors()
                                 throws SecurityException

获取类的成员变量

public Field getField(String name)
               throws NoSuchFieldException,
                      SecurityException

public Field[] getFields()
                  throws SecurityException

获取类的方法

public Method getMethod(String name,
                        Class<?>... parameterTypes)
                 throws NoSuchMethodException,
                        SecurityException

public Method getMethod(String name,
                        Class<?>... parameterTypes)
                 throws NoSuchMethodException,
                        SecurityException

For example

定义一个实体类：

public class User {
    private Integer id;
    private String userName;
    private String phoneNumber;

    public User() {
    }

    public User(Integer id, String userName, String phoneNumber) {
        this.id = id;
        this.userName = userName;
        this.phoneNumber = phoneNumber;
    }
    
    public void myDefine() {
        System.out.println("xxx");
    }
}

通过 反射 获取 User 类的相关信息：

public class CreateObjectTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //对象.getClass()
//        User user = new User();
//        Class clazz = user.getClass();
//        System.out.println(clazz.getPackage());
//        System.out.println(clazz.getName());
//        System.out.println(clazz.getCanonicalName());
//        System.out.println(clazz.getSimpleName());
        //类.class
//        Class clazz = User.class;
        //Class.forName
        Class clazz = Class.forName("com.xblzer.tryout.bean.User");
        System.out.println("getConstructors:");
        Arrays.stream(clazz.getConstructors()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
        System.out.println("getDeclaredFields:");
        Arrays.stream(clazz.getDeclaredFields()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
        System.out.println("getDeclaredMethods:");
        Arrays.stream(clazz.getDeclaredMethods()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
    }
}

运行结果：

反射在 Spring 中的应用举例

反射在众多框架中都有普遍的应用。比如 Spring IOC 容器帮我们实例化众多的bean，下面我们简单模拟一下 反射 在其中起到的作用。

此处使用的案例接这篇：【设计模式】代理模式那些事儿：静态代理，动态代理，JDK的动态代理，cglib，Spring AOP

Spring 配置文件：

<bean id="pony" class="com.xblzer.dp.proxy.springaop.Pony"></bean>

使用的时候直接这样就能拿到定义的类了：

ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("app_aop.xml");
Pony pony = (Pony) ctx.getBean("pony");

那么是怎么做到的呢？就是通过 反射 。

Spring 通过配置文件实例化对象，并将其放到容器的过程大概就是（模拟）：

//伪代码
//1.解析<bean .../>元素的id属性得到该字符串值为“pony”  
String idStr = "pony";  
//解析<bean .../>元素的class属性得到该字符串值为“com.xblzer.dp.proxy.springaop.Pony”  
String classStr = "com.xblzer.dp.proxy.springaop.Pony";  
//利用反射机制，通过classStr获取Class类对象  
Class<?> cls = Class.forName(classStr);  
//实例化对象  
Object obj = cls.newInstance();  
//放到Spring容器  
Map<String, Object> container = new HashMap<>();
container.put(idStr, obj);

小结

多看一下 Class 类的API，诸多框架都用到了反射机制，而反射离不开调用这些基本的API。

JavaSE 8 API官网：docs.oracle.com/javase/8/do…

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