【Java - 反映機構の詳しい説明】

JAVA リフレクションメカニズムでは、実行状態では、どのクラスについても、このクラスのすべてのプロパティとメソッドを知ることができます。また、どのオブジェクトについても、そのメソッドやプロパティのいずれかを呼び出すことができます。この動的に取得された情報と動的呼び出しは、関数を動的に呼び出します。オブジェクトのメソッドの仕組みは、Java 言語のリフレクション機構と呼ばれます。 Java リフレクションメカニズムはフレームワーク設計に非常に広く普及しており、深い理解が必要です。複数の記事を統合した後、この記事では Java リフレクションの関連知識を要約し、Java でのリフレクションの認知効率を向上させることを目指しています。

Javaの基礎 - リフレクションの仕組みを詳しく解説

リフレクションの基本

RTTI (Run-Time Type Identification) 実行時のタイプの識別。『Thinking in Java』の第 14 章で説明されているように、その機能は実行時にオブジェクトの型とクラス情報を識別することです。主な方法は 2 つあります: 1 つはコンパイル時にすべての型がすでにわかっていることを前提とする「従来の」RTTI、もう 1 つは実行時にクラス情報を検出して使用できるようにする「リフレクション」メカニズムです。

リフレクションとは、Java クラス内のさまざまなコンポーネントを Java オブジェクトにマップすることです。

例: クラスにはメンバー変数、メソッド、コンストラクター、パッケージ、およびその他の情報があります。リフレクションテクノロジを使用して、クラスを分析し、各コンポーネントをオブジェクトにマッピングできます。

ここでは、まず Class クラスとそのクラスの読み込みメカニズムを理解する必要があります。次に、これに基づいて、Class クラスとそのクラス内のメンバー変数、メソッド、コンストラクターなどをリフレクションを通じてどのように取得できるかを説明します。

クラスクラス

Class クラス、Class クラスも実際のクラスであり、JDK の java.lang パッケージに存在します。 Class クラスのインスタンスは、Java アプリケーションランタイムのクラス (クラスと列挙型) またはインターフェイス (インターフェイスとアノテーション) を表します (各 Java クラスランタイムは、JVM 内のクラスオブジェクトとして表され、クラス名を介して渡すことができます)。 class、type.getClass()、Class.forName("クラス名") などのメソッドを使用してクラスオブジェクトを取得します。配列は、同じ要素タイプと次元を持つすべての配列で共有されるクラスオブジェクトのクラスにもマップされます。基本型の boolean、byte、char、short、int、long、float、double、およびキーワード void もクラスオブジェクトとして表されます。

public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              GenericDeclaration,
                              Type,
                              AnnotatedElement {
    private static final int ANNOTATION= 0x00002000;
    private static final int ENUM      = 0x00004000;
    private static final int SYNTHETIC = 0x00001000;

    private static native void registerNatives();
    static {
        registerNatives();
    }

    /*
     * Private constructor. Only the Java Virtual Machine creates Class objects.   //私有构造器，只有JVM才能调用创建Class对象
     * This constructor is not used and prevents the default constructor being
     * generated.
     */
    private Class(ClassLoader loader) {
        // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
        // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
        classLoader = loader;
    }

この時点で、次の情報を引き出すことができます。

Class クラスもクラスの一種であり、class キーワードとは異なります。
手動で記述したクラスがコンパイルされると、作成したクラスの型情報を表す Class オブジェクトが生成され、この Class オブジェクトは同名の .class ファイル (バイトコードファイル) に保存されます。
class キーワードで識別される各クラスは、その型情報を記述するためにメモリ内に対応する Class オブジェクトを 1 つだけ持ちます。インスタンスオブジェクトがいくつ作成されても、それらはすべて 1 つの Class オブジェクトに基づいています。
Class クラスにはプライベートコンストラクターのみがあるため、対応する Class オブジェクトは JVM によってのみ作成およびロードできます。
Class クラスのオブジェクト機能は、実行時にオブジェクトの型情報を提供または取得することです。これは、リフレクション技術にとって非常に重要です (リフレクションについては後で分析します)。

反射の使用

ヒント

これを踏まえて、リフレクションを通じて Class オブジェクトとクラス内のメンバー変数、メソッド、コンストラクターなどを取得するにはどうすればよいでしょうか?

Java では、Class クラスと java.lang.reflect クラスライブラリがリフレクションテクノロジを完全にサポートしています。リフレクションパッケージでは、一般的に使用されるクラスには、主に、Class オブジェクトによって表されるクラスの構築メソッドを表す Constructor クラスが含まれています。実行時にオブジェクトを動的に作成するために使用できます。フィールドは、によって表されるクラスのメンバー変数を表します。 Class オブジェクトを介して、メンバー変数（プライベートを含む）の属性値を実行時に動的に変更できますメソッドは、Class オブジェクトで表されるクラスのメンバーメソッドを表しますそれを介して、オブジェクトのメソッド（プライベートを含む） ) を動的に呼び出すことができます。これらの重要なクラスについては、以下で説明します。個別に説明します。

Classオブジェクトの取得

クラスがロードされると、jvm はクラスオブジェクトを作成します

クラスオブジェクトはおそらくリフレクションで最も一般的に使用され、クラスオブジェクトを取得するには主に 3 つの方法があります。

クラス名によると: クラス名.class
オブジェクトによると: object.getClass()
完全修飾クラス名によると: Class.forName (完全修飾クラス名)

    @Test
    public void classTest() throws Exception {
        // 获取Class对象的三种方式
        logger.info("根据类名:  \t" + User.class);
        logger.info("根据对象:  \t" + new User().getClass());
        logger.info("根据全限定类名:\t" + Class.forName("com.test.User"));
        // 常用的方法
        logger.info("获取全限定类名:\t" + userClass.getName());
        logger.info("获取类名:\t" + userClass.getSimpleName());
        logger.info("实例化:\t" + userClass.newInstance());
    }

    // ...
    package com.test;

    public class User {
        private String name = "init";
        private int age;
        public User() {}
        public User(String name, int age) {
            super();
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        private String getName() {
            return name;
        }
        private void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "User [name=" + name + ", age=" + age + "]";
        }
    }

出力結果:

根据类名:  	class com.test.User
根据对象:  	class com.test.User
根据全限定类名:	class com.test.User
获取全限定类名:	com.test.User
获取类名:	User
实例化:	User [name=init, age=0]

見てみましょうクラスクラスのメソッド

メソッド名	説明する
forName()	(1) Class オブジェクトへの参照を取得しますが、参照先のクラスがロードされる前にロードされます (クラスの最初のオブジェクトは生成されません)。
(2) Classリファレンスを生成するため、forName()を直ちに初期化します。
オブジェクト-getClass()	Class オブジェクトへの参照を取得し、オブジェクトの実際の型を表す Class 参照を返します。
getName()	クラスの完全な名前である完全修飾クラス名 (パッケージ名を含む) を取得します。
getSimpleName()	クラス名を取得(パッケージ名は除く)
getCanonicalName()	完全修飾クラス名 (パッケージ名を含む) を取得します。
isInterface()	Class オブジェクトがインターフェイスを表すかどうかを判断する
getInterfaces()	Class オブジェクトによって参照されるクラスによって実装されるすべてのインターフェイスを表す、Class オブジェクトの配列を返します。
getスーパーカルス()	Class オブジェクトによって参照されるクラスによって継承された直接の基本クラスを表す Class オブジェクトを返します。このメソッドを適用して、実行時にオブジェクトの完全な継承構造を検出します。
newInstance()	Object オブジェクトを返すことは、「仮想コンストラクター」を実装する方法です。このメソッドを使用して作成されたクラスには、パラメーターのないコンストラクターが必要です。
getFields()	親クラスから継承されたすべてのパブリックフィールドを含む、クラスのすべてのパブリックフィールドを取得します。同様のものには getMethods や getConstructors などがあります。
getDeclaredFields	public、private、protected など、クラスの自己宣言フィールドを取得します。デフォルトには、親クラスによって宣言されたフィールドは含まれません。同様のものには getDeclaredMethods や getDeclaredConstructors などがあります。

簡単なテスト (ここでの例はインターネットからのものです)

package com.cry;
import java.lang.reflect.Field;
interface I1 {
}
interface I2 {
}
class Cell{
    public int mCellPublic;
}
class Animal extends  Cell{
    private int mAnimalPrivate;
    protected int mAnimalProtected;
    int mAnimalDefault;
    public int mAnimalPublic;
    private static int sAnimalPrivate;
    protected static int sAnimalProtected;
    static int sAnimalDefault;
    public static int sAnimalPublic;
}
class Dog extends Animal implements I1, I2 {
    private int mDogPrivate;
    public int mDogPublic;
    protected int mDogProtected;
    private int mDogDefault;
    private static int sDogPrivate;
    protected static int sDogProtected;
    static int sDogDefault;
    public static int sDogPublic;
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<Dog> dog = Dog.class;
        //类名打印
        System.out.println(dog.getName()); //com.cry.Dog
        System.out.println(dog.getSimpleName()); //Dog
        System.out.println(dog.getCanonicalName());//com.cry.Dog
        //接口
        System.out.println(dog.isInterface()); //false
        for (Class iI : dog.getInterfaces()) {
            System.out.println(iI);
        }
         /*
          interface com.cry.I1
          interface com.cry.I2
         */

        //父类
        System.out.println(dog.getSuperclass());//class com.cry.Animal
        //创建对象
        Dog d = dog.newInstance();
        //字段
        for (Field f : dog.getFields()) {
            System.out.println(f.getName());
        }
        /*
            mDogPublic
            sDogPublic
            mAnimalPublic
            sAnimalPublic
            mCellPublic  //父类的父类的公共字段也打印出来了
         */
        System.out.println("---------");
        for (Field f : dog.getDeclaredFields()) {
            System.out.println(f.getName());
        }
        /** 只有自己类声明的字段
         mDogPrivate
         mDogPublic
         mDogProtected
         mDogDefault
         sDogPrivate
         sDogProtected
         sDogDefault
         sDogPublic
         */
    }
}

getName、getCanonicalName、getSimpleName の違い:

getSimpleName: クラス名のみを取得します
getName: クラスの完全修飾名、jvm での Class の表現は、Class.forName などの Class オブジェクトを動的にロードするために使用できます。
getCanonicalName: よりわかりやすい表現を返します。主に出力 (toString) またはログ出力に使用されます。ほとんどの場合、getName と同じですが、内部クラス、配列、その他の型の表現は異なります。

package com.cry;
public class Test {
    private  class inner{
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //普通类
        System.out.println(Test.class.getSimpleName()); //Test
        System.out.println(Test.class.getName()); //com.cry.Test
        System.out.println(Test.class.getCanonicalName()); //com.cry.Test
        //内部类
        System.out.println(inner.class.getSimpleName()); //inner
        System.out.println(inner.class.getName()); //com.cry.Test$inner
        System.out.println(inner.class.getCanonicalName()); //com.cry.Test.inner
        //数组
        System.out.println(args.getClass().getSimpleName()); //String[]
        System.out.println(args.getClass().getName()); //[Ljava.lang.String;
        System.out.println(args.getClass().getCanonicalName()); //java.lang.String[]
        //我们不能用getCanonicalName去加载类对象，必须用getName
        //Class.forName(inner.class.getCanonicalName()); 报错
        Class.forName(inner.class.getName());
    }
}

コンストラクタークラスとその使用法

Constructor クラスはリフレクションパッケージ (java.lang.reflect) 内に存在し、Class オブジェクトによって表されるクラスのコンストラクターメソッドを反映します。

Constructor オブジェクトの取得は、Class クラスのメソッドを通じて取得されます。Class クラスの Constructor に関連する主なメソッドは次のとおりです。

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
静的クラス<?>	forName(文字列クラス名)	指定された文字列名のクラスまたはインターフェイスに関連付けられた Class オブジェクトを返します。
コンストラクタ	getConstructor(Class<?>...parameterTypes)	指定されたパラメータ型のパブリックアクセス権限を持つコンストラクタオブジェクトを返します。
コンストラクター<?>[]	getConstructors()	パブリックアクセスを持つすべてのコンストラクターの Constructor オブジェクトの配列を返します。
コンストラクタ	getDeclaredConstructor(Class<?>...parameterTypes)	指定されたパラメータの型と、宣言されたすべての (プライベートを含む) コンストラクタオブジェクトを返します。
コンストラクター<?>[]	getDeclaredConstructors()	宣言されたすべての (プライベートを含む) コンストラクターオブジェクトを返します。
T	newInstance()	引数なしのコンストラクターを呼び出して、この Class オブジェクトによって表されるクラスの新しいインスタンスを作成します。

Constructor オブジェクトの使用法を理解するための簡単な例を見てみましょう。

public class ConstructionTest implements Serializable {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class<?> clazz = null;

        //获取Class对象的引用
        clazz = Class.forName("com.example.javabase.User");

        //第一种方法，实例化默认构造方法，User必须无参构造函数,否则将抛异常
        User user = (User) clazz.newInstance();
        user.setAge(20);
        user.setName("Jack");
        System.out.println(user);

        System.out.println("--------------------------------------------");

        //获取带String参数的public构造函数
        Constructor cs1 =clazz.getConstructor(String.class);
        //创建User
        User user1= (User) cs1.newInstance("hiway");
        user1.setAge(22);
        System.out.println("user1:"+user1.toString());

        System.out.println("--------------------------------------------");

        //取得指定带int和String参数构造函数,该方法是私有构造private
        Constructor cs2=clazz.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
        //由于是private必须设置可访问
        cs2.setAccessible(true);
        //创建user对象
        User user2= (User) cs2.newInstance(25,"hiway2");
        System.out.println("user2:"+user2.toString());

        System.out.println("--------------------------------------------");

        //获取所有构造包含private
        Constructor<?> cons[] = clazz.getDeclaredConstructors();
        // 查看每个构造方法需要的参数
        for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
            //获取构造函数参数类型
            Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
            System.out.println("构造函数["+i+"]:"+cons[i].toString() );
            System.out.print("参数类型["+i+"]:(");
            for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
                if (j == clazzs.length - 1)
                    System.out.print(clazzs[j].getName());
                else
                    System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
            }
            System.out.println(")");
        }
    }
}


class User {
    private int age;
    private String name;
    public User() {
        super();
    }
    public User(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }

    /**
     * 私有构造
     * @param age
     * @param name
     */
    private User(int age, String name) {
        super();
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

出力結果

/* output 
User{age=20, name='Jack'}
--------------------------------------------
user1:User{age=22, name='hiway'}
--------------------------------------------
user2:User{age=25, name='hiway2'}
--------------------------------------------
构造函数[0]:private com.example.javabase.User(int,java.lang.String)
参数类型[0]:(int,java.lang.String)
构造函数[1]:public com.example.javabase.User(java.lang.String)
参数类型[1]:(java.lang.String)
构造函数[2]:public com.example.javabase.User()
参数类型[2]:()

概要Constructor クラス自体のいくつかの一般的なメソッドは次のとおりです (一部のみ、その他は API にあります)

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
クラス	getDeclaringClass()	この Constructor オブジェクトによって表されるコンストラクターを宣言するクラスを表す Class オブジェクトを返します。実際には、実際の型 (パラメーターなし) を返します。
タイプ[]	getGenericParameterTypes()	Type オブジェクトの集合を宣言順に返します。返されるのは Constructor オブジェクトのコンストラクターの仮引数の型です。
弦	getName()	このコンストラクターの名前を文字列として返します。
クラス<?>[]	getParameterTypes()	Class オブジェクトのセットを宣言順に返します。つまり、Constructor オブジェクトによって表されるコンストラクターの仮パラメータ型を返します。
T	newInstance(オブジェクト...初期引数)	この Constructor オブジェクトによって表されるコンストラクターを使用して新しいインスタンスを作成します
弦	toGenericString()	型パラメーターを含む、このコンストラクターを説明する文字列を返します。

コードのデモは次のとおりです。

Constructor cs3 = clazz.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
System.out.println("-----getDeclaringClass-----");
Class uclazz=cs3.getDeclaringClass();
//Constructor对象表示的构造方法的类
System.out.println("构造方法的类:"+uclazz.getName());

System.out.println("-----getGenericParameterTypes-----");
//对象表示此 Constructor 对象所表示的方法的形参类型
Type[] tps=cs3.getGenericParameterTypes();
for (Type tp:tps) {
    System.out.println("参数名称tp:"+tp);
}
System.out.println("-----getParameterTypes-----");
//获取构造函数参数类型
Class<?> clazzs[] = cs3.getParameterTypes();
for (Class claz:clazzs) {
    System.out.println("参数名称:"+claz.getName());
}
System.out.println("-----getName-----");
//以字符串形式返回此构造方法的名称
System.out.println("getName:"+cs3.getName());

System.out.println("-----getoGenericString-----");
//返回描述此 Constructor 的字符串，其中包括类型参数。
System.out.println("getoGenericString():"+cs3.toGenericString());

出力結果

-----getDeclaringClass-----
构造方法的类:com.example.javabase.User
-----getGenericParameterTypes-----
参数名称tp:int
参数名称tp:class java.lang.String
-----getParameterTypes-----
参数名称:int
参数名称:java.lang.String
-----getName-----
getName:com.example.javabase.User
-----getoGenericString-----
getoGenericString():private com.example.javabase.User(int,java.lang.String)

フィールドクラスとその使用法

Field は、クラスまたはインターフェイスの個々のフィールドに関する情報と、そのフィールドへの動的アクセスを提供します。反映されたフィールドは、クラス (静的) フィールドまたはインスタンスフィールドの場合があります。

同様に、Class クラスが提供するメソッドを通じてフィールド情報を表す Field オブジェクトを取得することができます。Class クラスと Field オブジェクトに関連するメソッドは次のとおりです。

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
分野	getDeclaredField(文字列名)	継承されたフィールドを除く、指定された名前のフィールドを取得します (プライベートな変更を含む)
分野[]	getDeclaredFields()	継承されたフィールドを除く、Class オブジェクトによって表されるクラスまたはインターフェイスのすべてのフィールド (プライベート変更を含む) を取得します。
分野	getフィールド(文字列名)	継承されたフィールドを含む、指定された名前とパブリック変更を持つフィールドを取得します。
分野[]	getFields()	修飾子が public であるフィールド (継承されたフィールドを含む) を取得します

次のコードは、上記のメソッドの使用法を示しています。

public class ReflectField {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class<?> clazz = Class.forName("reflect.Student");
        //获取指定字段名称的Field类,注意字段修饰符必须为public而且存在该字段,
        // 否则抛NoSuchFieldException
        Field field = clazz.getField("age");
        System.out.println("field:"+field);

        //获取所有修饰符为public的字段,包含父类字段,注意修饰符为public才会获取
        Field fields[] = clazz.getFields();
        for (Field f:fields) {
            System.out.println("f:"+f.getDeclaringClass());
        }

        System.out.println("================getDeclaredFields====================");
        //获取当前类所字段(包含private字段),注意不包含父类的字段
        Field fields2[] = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f:fields2) {
            System.out.println("f2:"+f.getDeclaringClass());
        }
        //获取指定字段名称的Field类,可以是任意修饰符的自动,注意不包含父类的字段
        Field field2 = clazz.getDeclaredField("desc");
        System.out.println("field2:"+field2);
    }
    /**
      输出结果: 
     field:public int reflect.Person.age
     f:public java.lang.String reflect.Student.desc
     f:public int reflect.Person.age
     f:public java.lang.String reflect.Person.name

     ================getDeclaredFields====================
     f2:public java.lang.String reflect.Student.desc
     f2:private int reflect.Student.score
     field2:public java.lang.String reflect.Student.desc
     */
}

class Person{
    public int age;
    public String name;
    //省略set和get方法
}

class Student extends Person{
    public String desc;
    private int score;
    //省略set和get方法
}

上記のメソッドで注意する必要があるのは、親クラスのフィールドを取得しない場合は、Class クラスの getDeclaredField/getDeclaredFields メソッドを使用してフィールドを取得する必要があることです。親クラスのメソッドを一緒に取得する場合は、Class クラスの getDeclaredField/getDeclaredFields メソッド getField/getFields を使用してください。ただし、取得できるのはパブリックの変更済みフィールドのみであり、親クラスのプライベートフィールドは取得できません。以下は、Field クラス自体のメソッドを通じて、指定されたクラス属性に値を割り当てます。コードは次のように示されます。

//获取Class对象引用
Class<?> clazz = Class.forName("reflect.Student");

Student st= (Student) clazz.newInstance();
//获取父类public字段并赋值
Field ageField = clazz.getField("age");
ageField.set(st,18);
Field nameField = clazz.getField("name");
nameField.set(st,"Lily");

//只获取当前类的字段,不获取父类的字段
Field descField = clazz.getDeclaredField("desc");
descField.set(st,"I am student");
Field scoreField = clazz.getDeclaredField("score");
//设置可访问，score是private的
scoreField.setAccessible(true);
scoreField.set(st,88);
System.out.println(st.toString());

//输出结果：Student{age=18, name='Lily ,desc='I am student', score=88} 

//获取字段值
System.out.println(scoreField.get(st));
// 88

set(Object obj, Object value) メソッドは Field クラス自体のメソッドであり、フィールドの値を設定するために使用され、get(Object obj) はフィールドの値を取得するために使用されます。次のように Field クラスに関するメソッドを使用しました。

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
空所	set(オブジェクトobj, オブジェクト値)	指定されたオブジェクト変数のこの Field オブジェクトによって表されるフィールドを、指定された新しい値に設定します。
物体	get(オブジェクトオブジェクト)	指定されたオブジェクトのこのフィールドによって表されるフィールドの値を返します。
クラス<?>	getType()	この Field オブジェクトによって表されるフィールドの宣言された型を識別する Class オブジェクトを返します。
ブール値	isEnumConstant()	このフィールドが列挙型の要素を表す場合は true、それ以外の場合は false を返します。
弦	toGenericString()	このフィールドを説明する文字列 (一般的なタイプを含む) を返します。
弦	getName()	この Field オブジェクトによって表されるフィールドの名前を返します。
クラス<?>	getDeclaringClass()	この Field オブジェクトによって表されるフィールドを宣言するクラスまたはインターフェイスを表す Class オブジェクトを返します。
空所	setAccessible(ブール値フラグ)	このオブジェクトのアクセス可能フラグを指定されたブール値に設定します。つまり、オブジェクトのアクセス可能性を設定します。

上記のメソッドは、より一般的に使用される可能性があります。実際、Field クラスは、setInt()/getInt()、setBoolean()/getBoolean などの基本データ型に特化したメソッドも提供します。、setChar()/getChar() およびその他のメソッドはここにはリストされていません。必要に応じて API ドキュメントを確認してください。 Final キーワードによって変更された Field フィールドは安全であり、実行時に変更を受け取ることができますが、実際の値は最終的には変更されないことに注意することが重要です。

メソッドクラスとその使用法

メソッドは、クラスまたはインターフェイスの個々のメソッド (およびそのメソッドへのアクセス方法) に関する情報を提供します。反映されたメソッドは、クラスメソッドまたはインスタンスメソッド (抽象メソッドを含む) です。

以下は、Method オブジェクトを取得する Class クラスに関連するメソッドです。

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
方法	getDeclaredMethod(文字列名, Class<?>...parameterTypes)	この Class オブジェクトによって表されるクラスまたはインターフェイスの指定された宣言されたメソッドを反映する、指定されたパラメーターを持つ Method オブジェクトを返します。
方法[]	getDeclaredMethods()	この Class オブジェクトで表されるクラスまたはインターフェイスによって宣言されたすべてのメソッドを反映する Method オブジェクトの配列を返します。これには、パブリックメソッド、プロテクトメソッド、デフォルト (パッケージ) アクセス、プライベートメソッドが含まれますが、継承されたメソッドは含まれません。
方法	getMethod(文字列名, Class<?>...parameterTypes)	この Class オブジェクトによって表されるクラスまたはインターフェイスの指定されたパブリックメンバーメソッドを反映する Method オブジェクトを返します。
方法[]	getメソッド()	この Class オブジェクトによって表されるクラスまたはインターフェイスのパブリックメンバー (そのクラスまたはインターフェイスによって宣言されたもの、およびスーパークラスおよびスーパーインターフェイスから継承されたものを含む) メソッドを反映する Method オブジェクトを含む配列を返します。

上記の方法は、次のケースを通じても実証されています。

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectMethod  {


    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

        Class clazz = Class.forName("reflect.Circle");

        //根据参数获取public的Method,包含继承自父类的方法
        Method method = clazz.getMethod("draw",int.class,String.class);

        System.out.println("method:"+method);

        //获取所有public的方法:
        Method[] methods =clazz.getMethods();
        for (Method m:methods){
            System.out.println("m::"+m);
        }

        System.out.println("=========================================");

        //获取当前类的方法包含private,该方法无法获取继承自父类的method
        Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("drawCircle");
        System.out.println("method1::"+method1);
        //获取当前类的所有方法包含private,该方法无法获取继承自父类的method
        Method[] methods1=clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method m:methods1){
            System.out.println("m1::"+m);
        }
    }
}

class Shape {
    public void draw(){
        System.out.println("draw");
    }

    public void draw(int count , String name){
        System.out.println("draw "+ name +",count="+count);
    }

}
class Circle extends Shape{

    private void drawCircle(){
        System.out.println("drawCircle");
    }
    public int getAllCount(){
        return 100;
    }
}

出力結果:

method:public void reflect.Shape.draw(int,java.lang.String)

m::public int reflect.Circle.getAllCount()
m::public void reflect.Shape.draw()
m::public void reflect.Shape.draw(int,java.lang.String)
m::public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
m::public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
m::public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
m::public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
m::public java.lang.String java.lang.Object.toString()
m::public native int java.lang.Object.hashCode()
m::public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
m::public final native void java.lang.Object.notify()
m::public final native void java.lang.Object.notifyAll()

=========================================
method1::private void reflect.Circle.drawCircle()

m1::public int reflect.Circle.getAllCount()
m1::private void reflect.Circle.drawCircle()

getMethods メソッドで Method オブジェクトを取得すると、親クラスのメソッドも取得され、上記の出力結果は Object クラスのすべてのメソッドを出力します。 getDeclaredMethod/getDeclaredMethods メソッドは、現在のクラスのメソッドのみを取得できます。使用時の状況に応じて選べます。以下は、Method オブジェクトを通じて指定されたクラスのメソッドを呼び出す方法を示します。

Class clazz = Class.forName("reflect.Circle");
//创建对象
Circle circle = (Circle) clazz.newInstance();

//获取指定参数的方法对象Method
Method method = clazz.getMethod("draw",int.class,String.class);

//通过Method对象的invoke(Object obj,Object... args)方法调用
method.invoke(circle,15,"圈圈");

//对私有无参方法的操作
Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("drawCircle");
//修改私有方法的访问标识
method1.setAccessible(true);
method1.invoke(circle);

//对有返回值得方法操作
Method method2 =clazz.getDeclaredMethod("getAllCount");
Integer count = (Integer) method2.invoke(circle);
System.out.println("count:"+count);

出力結果

draw 圈圈,count=15
drawCircle
count:100

上記のコードでメソッドを呼び出すには、Method クラスを使用します。invoke(Object obj,Object... args)最初のパラメータは呼び出し元のオブジェクトを表し、2 番目のパラメータは呼び出し元のメソッドのパラメータを渡します。これでクラスメソッドの動的呼び出しが完了しました。

メソッドの戻り値	メソッド名	メソッドの説明
物体	invoke(オブジェクトobj, オブジェクト...引数)	指定されたパラメータを使用して、指定されたオブジェクト上のこの Method オブジェクトによって表される基になるメソッドを呼び出します。
クラス<?>	getReturnType()	この Method オブジェクトによって表されるメソッドの正式な戻り値の型、つまりメソッドの戻り値の型を記述する Class オブジェクトを返します。
タイプ	getGenericReturnType()	この Method オブジェクトによって表されるメソッドの正式な戻り値の型を表す Type オブジェクトを返します。これはメソッドの戻り値の型でもあります。
クラス<?>[]	getParameterTypes()	按照声明顺序返回 Class 对象的数组，这些对象描述了此 Method 对象所表示的方法的形参类型。即返回方法的参数类型组成的数组
Type[]	getGenericParameterTypes()	按照声明顺序返回 Type 对象的数组，这些对象描述了此 Method 对象所表示的方法的形参类型的，也是返回方法的参数类型
String	getName()	以 String 形式返回此 Method 对象表示的方法名称，即返回方法的名称
boolean	isVarArgs()	判断方法是否带可变参数，如果将此方法声明为带有可变数量的参数，则返回 true；否则，返回 false。
String	toGenericString()	返回描述此 Method 的字符串，包括类型参数。

getReturnType方法/getGenericReturnType方法都是获取Method对象表示的方法的返回类型，只不过前者返回的Class类型后者返回的Type(前面已分析过)，Type就是一个接口而已，在Java8中新增一个默认的方法实现，返回的就参数类型信息

public interface Type {
    //1.8新增
    default String getTypeName() {
        return toString();
    }
}

而getParameterTypes/getGenericParameterTypes也是同样的道理，都是获取Method对象所表示的方法的参数类型，其他方法与前面的Field和Constructor是类似的。

反射机制执行的流程

先看个例子

public class HelloReflect {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 使用外部配置的实现，进行动态加载类
            TempFunctionTest test = (TempFunctionTest)Class.forName("com.tester.HelloReflect").newInstance();
            test.sayHello("call directly");
            // 2. 根据配置的函数名，进行方法调用（不需要通用的接口抽象）
            Object t2 = new TempFunctionTest();
            Method method = t2.getClass().getDeclaredMethod("sayHello", String.class);
            method.invoke(test, "method invoke");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e ) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public void sayHello(String word) {
        System.out.println("hello," + word);
    }

}

来看执行流程

反射获取类实例

首先调用了 java.lang.Class 的静态方法，获取类信息。

    @CallerSensitive
    public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        // 先通过反射，获取调用进来的类信息，从而获取当前的 classLoader
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        // 调用native方法进行获取class信息
        return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
    }

forName()反射获取类信息，并没有将实现留给了java,而是交给了jvm去加载。

主要是先获取 ClassLoader, 然后调用 native 方法，获取信息，加载类则是回调 java.lang.ClassLoader.

最后，jvm又会回调 ClassLoader 进类加载。


    // 
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
    }
    
        // sun.misc.Launcher
        public Class<?> loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {
            int var3 = var1.lastIndexOf(46);
            if(var3 != -1) {
                SecurityManager var4 = System.getSecurityManager();
                if(var4 != null) {
                    var4.checkPackageAccess(var1.substring(0, var3));
                }
            }

            if(this.ucp.knownToNotExist(var1)) {
                Class var5 = this.findLoadedClass(var1);
                if(var5 != null) {
                    if(var2) {
                        this.resolveClass(var5);
                    }

                    return var5;
                } else {
                    throw new ClassNotFoundException(var1);
                }
            } else {
                return super.loadClass(var1, var2);
            }
        }
    // java.lang.ClassLoader
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        // 先获取锁
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            // 如果已经加载了的话，就不用再加载了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    // 双亲委托加载
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                // 父类没有加载到时，再自己加载
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }
    
    protected Object getClassLoadingLock(String className) {
        Object lock = this;
        if (parallelLockMap != null) {
            // 使用 ConcurrentHashMap来保存锁
            Object newLock = new Object();
            lock = parallelLockMap.putIfAbsent(className, newLock);
            if (lock == null) {
                lock = newLock;
            }
        }
        return lock;
    }
    
    protected final Class<?> findLoadedClass(String name) {
        if (!checkName(name))
            return null;
        return findLoadedClass0(name);
    }

下面来看一下 newInstance() 的实现方式。

    // 首先肯定是 Class.newInstance
    @CallerSensitive
    public T newInstance()
        throws InstantiationException, IllegalAccessException
    {
        if (System.getSecurityManager() != null) {
            checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false);
        }

        // NOTE: the following code may not be strictly correct under
        // the current Java memory model.

        // Constructor lookup
        // newInstance() 其实相当于调用类的无参构造函数，所以，首先要找到其无参构造器
        if (cachedConstructor == null) {
            if (this == Class.class) {
                // 不允许调用 Class 的 newInstance() 方法
                throw new IllegalAccessException(
                    "Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class"
                );
            }
            try {
                // 获取无参构造器
                Class<?>[] empty = {};
                final Constructor<T> c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED);
                // Disable accessibility checks on the constructor
                // since we have to do the security check here anyway
                // (the stack depth is wrong for the Constructor's
                // security check to work)
                java.security.AccessController.doPrivileged(
                    new java.security.PrivilegedAction<Void>() {
                        public Void run() {
                                c.setAccessible(true);
                                return null;
                            }
                        });
                cachedConstructor = c;
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                throw (InstantiationException)
                    new InstantiationException(getName()).initCause(e);
            }
        }
        Constructor<T> tmpConstructor = cachedConstructor;
        // Security check (same as in java.lang.reflect.Constructor)
        int modifiers = tmpConstructor.getModifiers();
        if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(this, modifiers)) {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            if (newInstanceCallerCache != caller) {
                Reflection.ensureMemberAccess(caller, this, null, modifiers);
                newInstanceCallerCache = caller;
            }
        }
        // Run constructor
        try {
            // 调用无参构造器
            return tmpConstructor.newInstance((Object[])null);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Unsafe.getUnsafe().throwException(e.getTargetException());
            // Not reached
            return null;
        }
    }

newInstance() 主要做了三件事：

1. 权限检测，如果不通过直接抛出异常；
1. 查找无参构造器，并将其缓存起来；
1. 调用具体方法的无参构造方法，生成实例并返回；

下面是获取构造器的过程：

    private Constructor<T> getConstructor0(Class<?>[] parameterTypes,
                                        int which) throws NoSuchMethodException
    {
        // 获取所有构造器
        Constructor<T>[] constructors = privateGetDeclaredConstructors((which == Member.PUBLIC));
        for (Constructor<T> constructor : constructors) {
            if (arrayContentsEq(parameterTypes,
                                constructor.getParameterTypes())) {
                return getReflectionFactory().copyConstructor(constructor);
            }
        }
        throw new NoSuchMethodException(getName() + ".<init>" + argumentTypesToString(parameterTypes));
    }

getConstructor0() 为获取匹配的构造方器；分三步：

1. 先获取所有的constructors, 然后通过进行参数类型比较；
1. 找到匹配后，通过 ReflectionFactory copy一份constructor返回；
1. 否则抛出 NoSuchMethodException;


    // 获取当前类所有的构造方法，通过jvm或者缓存
    // Returns an array of "root" constructors. These Constructor
    // objects must NOT be propagated to the outside world, but must
    // instead be copied via ReflectionFactory.copyConstructor.
    private Constructor<T>[] privateGetDeclaredConstructors(boolean publicOnly) {
        checkInitted();
        Constructor<T>[] res;
        // 调用 reflectionData(), 获取保存的信息，使用软引用保存，从而使内存不够可以回收
        ReflectionData<T> rd = reflectionData();
        if (rd != null) {
            res = publicOnly ? rd.publicConstructors : rd.declaredConstructors;
            // 存在缓存，则直接返回
            if (res != null) return res;
        }
        // No cached value available; request value from VM
        if (isInterface()) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            Constructor<T>[] temporaryRes = (Constructor<T>[]) new Constructor<?>[0];
            res = temporaryRes;
        } else {
            // 使用native方法从jvm获取构造器
            res = getDeclaredConstructors0(publicOnly);
        }
        if (rd != null) {
            // 最后，将从jvm中读取的内容，存入缓存
            if (publicOnly) {
                rd.publicConstructors = res;
            } else {
                rd.declaredConstructors = res;
            }
        }
        return res;
    }
    
    // Lazily create and cache ReflectionData
    private ReflectionData<T> reflectionData() {
        SoftReference<ReflectionData<T>> reflectionData = this.reflectionData;
        int classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
        ReflectionData<T> rd;
        if (useCaches &&
            reflectionData != null &&
            (rd = reflectionData.get()) != null &&
            rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
            return rd;
        }
        // else no SoftReference or cleared SoftReference or stale ReflectionData
        // -> create and replace new instance
        return newReflectionData(reflectionData, classRedefinedCount);
    }
    
    // 新创建缓存，保存反射信息
    private ReflectionData<T> newReflectionData(SoftReference<ReflectionData<T>> oldReflectionData,
                                                int classRedefinedCount) {
        if (!useCaches) return null;

        // 使用cas保证更新的线程安全性，所以反射是保证线程安全的
        while (true) {
            ReflectionData<T> rd = new ReflectionData<>(classRedefinedCount);
            // try to CAS it...
            if (Atomic.casReflectionData(this, oldReflectionData, new SoftReference<>(rd))) {
                return rd;
            }
            // 先使用CAS更新，如果更新成功，则立即返回，否则测查当前已被其他线程更新的情况，如果和自己想要更新的状态一致，则也算是成功了
            oldReflectionData = this.reflectionData;
            classRedefinedCount = this.classRedefinedCount;
            if (oldReflectionData != null &&
                (rd = oldReflectionData.get()) != null &&
                rd.redefinedCount == classRedefinedCount) {
                return rd;
            }
        }
    }

如上，privateGetDeclaredConstructors(), 获取所有的构造器主要步骤；

1. 先尝试从缓存中获取；
1. 如果缓存没有，则从jvm中重新获取，并存入缓存，缓存使用软引用进行保存，保证内存可用；

另外，使用 relactionData() 进行缓存保存；ReflectionData 的数据结构如下。


    // reflection data that might get invalidated when JVM TI RedefineClasses() is called
    private static class ReflectionData<T> {
        volatile Field[] declaredFields;
        volatile Field[] publicFields;
        volatile Method[] declaredMethods;
        volatile Method[] publicMethods;
        volatile Constructor<T>[] declaredConstructors;
        volatile Constructor<T>[] publicConstructors;
        // Intermediate results for getFields and getMethods
        volatile Field[] declaredPublicFields;
        volatile Method[] declaredPublicMethods;
        volatile Class<?>[] interfaces;

        // Value of classRedefinedCount when we created this ReflectionData instance
        final int redefinedCount;

        ReflectionData(int redefinedCount) {
            this.redefinedCount = redefinedCount;
        }
    }

其中，还有一个点，就是如何比较构造是否是要查找构造器，其实就是比较类型完成相等就完了，有一个不相等则返回false。

    private static boolean arrayContentsEq(Object[] a1, Object[] a2) {
        if (a1 == null) {
            return a2 == null || a2.length == 0;
        }

        if (a2 == null) {
            return a1.length == 0;
        }

        if (a1.length != a2.length) {
            return false;
        }

        for (int i = 0; i < a1.length; i++) {
            if (a1[i] != a2[i]) {
                return false;
            }
        }

        return true;
    }
    // sun.reflect.ReflectionFactory
    /** Makes a copy of the passed constructor. The returned
        constructor is a "child" of the passed one; see the comments
        in Constructor.java for details. */
    public <T> Constructor<T> copyConstructor(Constructor<T> arg) {
        return langReflectAccess().copyConstructor(arg);
    }
    
    // java.lang.reflect.Constructor, copy 其实就是新new一个 Constructor 出来
    Constructor<T> copy() {
        // This routine enables sharing of ConstructorAccessor objects
        // among Constructor objects which refer to the same underlying
        // method in the VM. (All of this contortion is only necessary
        // because of the "accessibility" bit in AccessibleObject,
        // which implicitly requires that new java.lang.reflect
        // objects be fabricated for each reflective call on Class
        // objects.)
        if (this.root != null)
            throw new IllegalArgumentException("Can not copy a non-root Constructor");

        Constructor<T> res = new Constructor<>(clazz,
                                               parameterTypes,
                                               exceptionTypes, modifiers, slot,
                                               signature,
                                               annotations,
                                               parameterAnnotations);
        // root 指向当前 constructor
        res.root = this;
        // Might as well eagerly propagate this if already present
        res.constructorAccessor = constructorAccessor;
        return res;
    }

通过上面，获取到 Constructor 了。

接下来就只需调用其相应构造器的 newInstance()，即返回实例了。

    // return tmpConstructor.newInstance((Object[])null); 
    // java.lang.reflect.Constructor
    @CallerSensitive
    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;
    }
    // sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl
    public Object newInstance(Object[] args)
      throws InstantiationException,
             IllegalArgumentException,
             InvocationTargetException
    {
        return delegate.newInstance(args);
    }
    // sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl
    public Object newInstance(Object[] args)
        throws InstantiationException,
               IllegalArgumentException,
               InvocationTargetException
    {
        // We can't inflate a constructor belonging to a vm-anonymous class
        // because that kind of class can't be referred to by name, hence can't
        // be found from the generated bytecode.
        if (++numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()
                && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(c.getDeclaringClass())) {
            ConstructorAccessorImpl acc = (ConstructorAccessorImpl)
                new MethodAccessorGenerator().
                    generateConstructor(c.getDeclaringClass(),
                                        c.getParameterTypes(),
                                        c.getExceptionTypes(),
                                        c.getModifiers());
            parent.setDelegate(acc);
        }

        // 调用native方法，进行调用 constructor
        return newInstance0(c, args);
    }

返回构造器的实例后，可以根据外部进行进行类型转换，从而使用接口或方法进行调用实例功能了。

反射获取方法

第一步，先获取 Method;

    // java.lang.Class
    @CallerSensitive
    public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        checkMemberAccess(Member.DECLARED, Reflection.getCallerClass(), true);
        Method method = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(false), name, parameterTypes);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + name + argumentTypesToString(parameterTypes));
        }
        return method;
    }

忽略第一个检查权限，剩下就只有两个动作了。

1. 获取所有方法列表；
1. 根据方法名称和方法列表，选出符合要求的方法；
1. 如果没有找到相应方法，抛出异常，否则返回对应方法；

所以，先看一下怎样获取类声明的所有方法？

    // Returns an array of "root" methods. These Method objects must NOT
    // be propagated to the outside world, but must instead be copied
    // via ReflectionFactory.copyMethod.
    private Method[] privateGetDeclaredMethods(boolean publicOnly) {
        checkInitted();
        Method[] res;
        ReflectionData<T> rd = reflectionData();
        if (rd != null) {
            res = publicOnly ? rd.declaredPublicMethods : rd.declaredMethods;
            if (res != null) return res;
        }
        // No cached value available; request value from VM
        res = Reflection.filterMethods(this, getDeclaredMethods0(publicOnly));
        if (rd != null) {
            if (publicOnly) {
                rd.declaredPublicMethods = res;
            } else {
                rd.declaredMethods = res;
            }
        }
        return res;
    }

很相似，和获取所有构造器的方法很相似，都是先从缓存中获取方法，如果没有，则从jvm中获取。

不同的是，方法列表需要进行过滤 Reflection.filterMethods;当然后面看来，这个方法我们一般不会派上用场。


    // sun.misc.Reflection
    public static Method[] filterMethods(Class<?> containingClass, Method[] methods) {
        if (methodFilterMap == null) {
            // Bootstrapping
            return methods;
        }
        return (Method[])filter(methods, methodFilterMap.get(containingClass));
    }
    // 可以过滤指定的方法，一般为空，如果要指定过滤，可以调用 registerMethodsToFilter(), 或者...
    private static Member[] filter(Member[] members, String[] filteredNames) {
        if ((filteredNames == null) || (members.length == 0)) {
            return members;
        }
        int numNewMembers = 0;
        for (Member member : members) {
            boolean shouldSkip = false;
            for (String filteredName : filteredNames) {
                if (member.getName() == filteredName) {
                    shouldSkip = true;
                    break;
                }
            }
            if (!shouldSkip) {
                ++numNewMembers;
            }
        }
        Member[] newMembers =
            (Member[])Array.newInstance(members[0].getClass(), numNewMembers);
        int destIdx = 0;
        for (Member member : members) {
            boolean shouldSkip = false;
            for (String filteredName : filteredNames) {
                if (member.getName() == filteredName) {
                    shouldSkip = true;
                    break;
                }
            }
            if (!shouldSkip) {
                newMembers[destIdx++] = member;
            }
        }
        return newMembers;
    }

第二步，根据方法名和参数类型过滤指定方法返回：

    private static Method searchMethods(Method[] methods,
                                        String name,
                                        Class<?>[] parameterTypes)
    {
        Method res = null;
        // 使用常量池，避免重复创建String
        String internedName = name.intern();
        for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
            Method m = methods[i];
            if (m.getName() == internedName
                && arrayContentsEq(parameterTypes, m.getParameterTypes())
                && (res == null
                    || res.getReturnType().isAssignableFrom(m.getReturnType())))
                res = m;
        }

        return (res == null ? res : getReflectionFactory().copyMethod(res));
    }

大概意思看得明白，就是匹配到方法名，然后参数类型匹配，才可以。

但是可以看到，匹配到一个方法，并没有退出for循环，而是继续进行匹配。
这里是匹配最精确的子类进行返回（最优匹配）
最后，还是通过 ReflectionFactory, copy 方法后返回。

调用 method.invoke() 方法

    @CallerSensitive
    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时，是通过 MethodAccessor 进行调用的，而 MethodAccessor 是个接口，在第一次时调用 acquireMethodAccessor() 进行新创建。

    // probably make the implementation more scalable.
    private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
        // First check to see if one has been created yet, and take it
        // if so
        MethodAccessor tmp = null;
        if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();
        if (tmp != null) {
            // 存在缓存时，存入 methodAccessor，否则调用 ReflectionFactory 创建新的 MethodAccessor
            methodAccessor = tmp;
        } else {
            // Otherwise fabricate one and propagate it up to the root
            tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
            setMethodAccessor(tmp);
        }

        return tmp;
    }
    // sun.reflect.ReflectionFactory
    public MethodAccessor newMethodAccessor(Method method) {
        checkInitted();

        if (noInflation && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(method.getDeclaringClass())) {
            return new MethodAccessorGenerator().
                generateMethod(method.getDeclaringClass(),
                               method.getName(),
                               method.getParameterTypes(),
                               method.getReturnType(),
                               method.getExceptionTypes(),
                               method.getModifiers());
        } else {
            NativeMethodAccessorImpl acc =
                new NativeMethodAccessorImpl(method);
            DelegatingMethodAccessorImpl res =
                new DelegatingMethodAccessorImpl(acc);
            acc.setParent(res);
            return res;
        }
    }

两个Accessor详情：


//     NativeMethodAccessorImpl / DelegatingMethodAccessorImpl
class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
    private final Method method;
    private DelegatingMethodAccessorImpl parent;
    private int numInvocations;

    NativeMethodAccessorImpl(Method method) {
        this.method = method;
    }

    public Object invoke(Object obj, Object[] args)
        throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        // We can't inflate methods belonging to vm-anonymous classes because
        // that kind of class can't be referred to by name, hence can't be
        // found from the generated bytecode.
        if (++numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()
                && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(method.getDeclaringClass())) {
            MethodAccessorImpl acc = (MethodAccessorImpl)
                new MethodAccessorGenerator().
                    generateMethod(method.getDeclaringClass(),
                                   method.getName(),
                                   method.getParameterTypes(),
                                   method.getReturnType(),
                                   method.getExceptionTypes(),
                                   method.getModifiers());
            parent.setDelegate(acc);
        }

        return invoke0(method, obj, args);
    }

    void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl parent) {
        this.parent = parent;
    }

    private static native Object invoke0(Method m, Object obj, Object[] args);
}
class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
    private MethodAccessorImpl delegate;

    DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl delegate) {
        setDelegate(delegate);
    }

    public Object invoke(Object obj, Object[] args)
        throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        return delegate.invoke(obj, args);
    }

    void setDelegate(MethodAccessorImpl delegate) {
        this.delegate = delegate;
    }
}

进行 ma.invoke(obj, args); 调用时，调用 DelegatingMethodAccessorImpl.invoke();

最后被委托到 NativeMethodAccessorImpl.invoke(), 即：

    public Object invoke(Object obj, Object[] args)
        throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        // We can't inflate methods belonging to vm-anonymous classes because
        // that kind of class can't be referred to by name, hence can't be
        // found from the generated bytecode.
        if (++numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()
                && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(method.getDeclaringClass())) {
            MethodAccessorImpl acc = (MethodAccessorImpl)
                new MethodAccessorGenerator().
                    generateMethod(method.getDeclaringClass(),
                                   method.getName(),
                                   method.getParameterTypes(),
                                   method.getReturnType(),
                                   method.getExceptionTypes(),
                                   method.getModifiers());
            parent.setDelegate(acc);
        }

        // invoke0 是个 native 方法，由jvm进行调用业务方法。从而完成反射调用功能。
        return invoke0(method, obj, args);
    }

其中， generateMethod() 是生成具体类的方法：

    /** This routine is not thread-safe */
    public MethodAccessor generateMethod(Class<?> declaringClass,
                                         String   name,
                                         Class<?>[] parameterTypes,
                                         Class<?>   returnType,
                                         Class<?>[] checkedExceptions,
                                         int modifiers)
    {
        return (MethodAccessor) generate(declaringClass,
                                         name,
                                         parameterTypes,
                                         returnType,
                                         checkedExceptions,
                                         modifiers,
                                         false,
                                         false,
                                         null);
    }

generate() 戳详情。

    /** This routine is not thread-safe */
    private MagicAccessorImpl generate(final Class<?> declaringClass,
                                       String name,
                                       Class<?>[] parameterTypes,
                                       Class<?>   returnType,
                                       Class<?>[] checkedExceptions,
                                       int modifiers,
                                       boolean isConstructor,
                                       boolean forSerialization,
                                       Class<?> serializationTargetClass)
    {
        ByteVector vec = ByteVectorFactory.create();
        asm = new ClassFileAssembler(vec);
        this.declaringClass = declaringClass;
        this.parameterTypes = parameterTypes;
        this.returnType = returnType;
        this.modifiers = modifiers;
        this.isConstructor = isConstructor;
        this.forSerialization = forSerialization;

        asm.emitMagicAndVersion();

        // Constant pool entries:
        // ( * = Boxing information: optional)
        // (+  = Shared entries provided by AccessorGenerator)
        // (^  = Only present if generating SerializationConstructorAccessor)
        //     [UTF-8] [This class's name]
        //     [CONSTANT_Class_info] for above
        //     [UTF-8] "sun/reflect/{MethodAccessorImpl,ConstructorAccessorImpl,SerializationConstructorAccessorImpl}"
        //     [CONSTANT_Class_info] for above
        //     [UTF-8] [Target class's name]
        //     [CONSTANT_Class_info] for above
        // ^   [UTF-8] [Serialization: Class's name in which to invoke constructor]
        // ^   [CONSTANT_Class_info] for above
        //     [UTF-8] target method or constructor name
        //     [UTF-8] target method or constructor signature
        //     [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //     [CONSTANT_Methodref_info or CONSTANT_InterfaceMethodref_info] for target method
        //     [UTF-8] "invoke" or "newInstance"
        //     [UTF-8] invoke or newInstance descriptor
        //     [UTF-8] descriptor for type of non-primitive parameter 1
        //     [CONSTANT_Class_info] for type of non-primitive parameter 1
        //     ...
        //     [UTF-8] descriptor for type of non-primitive parameter n
        //     [CONSTANT_Class_info] for type of non-primitive parameter n
        // +   [UTF-8] "java/lang/Exception"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "java/lang/ClassCastException"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "java/lang/NullPointerException"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "java/lang/IllegalArgumentException"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "java/lang/InvocationTargetException"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "<init>"
        // +   [UTF-8] "()V"
        // +   [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for NullPointerException's constructor
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for IllegalArgumentException's constructor
        // +   [UTF-8] "(Ljava/lang/String;)V"
        // +   [CONSTANT_NameAndType_info] for "<init>(Ljava/lang/String;)V"
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for IllegalArgumentException's constructor taking a String
        // +   [UTF-8] "(Ljava/lang/Throwable;)V"
        // +   [CONSTANT_NameAndType_info] for "<init>(Ljava/lang/Throwable;)V"
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for InvocationTargetException's constructor
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for "super()"
        // +   [UTF-8] "java/lang/Object"
        // +   [CONSTANT_Class_info] for above
        // +   [UTF-8] "toString"
        // +   [UTF-8] "()Ljava/lang/String;"
        // +   [CONSTANT_NameAndType_info] for "toString()Ljava/lang/String;"
        // +   [CONSTANT_Methodref_info] for Object's toString method
        // +   [UTF-8] "Code"
        // +   [UTF-8] "Exceptions"
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Boolean"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(Z)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "booleanValue"
        //  *  [UTF-8] "()Z"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Byte"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(B)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "byteValue"
        //  *  [UTF-8] "()B"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Character"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(C)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "charValue"
        //  *  [UTF-8] "()C"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Double"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(D)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "doubleValue"
        //  *  [UTF-8] "()D"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Float"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(F)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "floatValue"
        //  *  [UTF-8] "()F"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Integer"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(I)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "intValue"
        //  *  [UTF-8] "()I"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Long"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(J)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "longValue"
        //  *  [UTF-8] "()J"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "java/lang/Short"
        //  *  [CONSTANT_Class_info] for above
        //  *  [UTF-8] "(S)V"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above
        //  *  [UTF-8] "shortValue"
        //  *  [UTF-8] "()S"
        //  *  [CONSTANT_NameAndType_info] for above
        //  *  [CONSTANT_Methodref_info] for above

        short numCPEntries = NUM_BASE_CPOOL_ENTRIES + NUM_COMMON_CPOOL_ENTRIES;
        boolean usesPrimitives = usesPrimitiveTypes();
        if (usesPrimitives) {
            numCPEntries += NUM_BOXING_CPOOL_ENTRIES;
        }
        if (forSerialization) {
            numCPEntries += NUM_SERIALIZATION_CPOOL_ENTRIES;
        }

        // Add in variable-length number of entries to be able to describe
        // non-primitive parameter types and checked exceptions.
        numCPEntries += (short) (2 * numNonPrimitiveParameterTypes());

        asm.emitShort(add(numCPEntries, S1));

        final String generatedName = generateName(isConstructor, forSerialization);
        asm.emitConstantPoolUTF8(generatedName);
        asm.emitConstantPoolClass(asm.cpi());
        thisClass = asm.cpi();
        if (isConstructor) {
            if (forSerialization) {
                asm.emitConstantPoolUTF8
                    ("sun/reflect/SerializationConstructorAccessorImpl");
            } else {
                asm.emitConstantPoolUTF8("sun/reflect/ConstructorAccessorImpl");
            }
        } else {
            asm.emitConstantPoolUTF8("sun/reflect/MethodAccessorImpl");
        }
        asm.emitConstantPoolClass(asm.cpi());
        superClass = asm.cpi();
        asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(declaringClass, false));
        asm.emitConstantPoolClass(asm.cpi());
        targetClass = asm.cpi();
        short serializationTargetClassIdx = (short) 0;
        if (forSerialization) {
            asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(serializationTargetClass, false));
            asm.emitConstantPoolClass(asm.cpi());
            serializationTargetClassIdx = asm.cpi();
        }
        asm.emitConstantPoolUTF8(name);
        asm.emitConstantPoolUTF8(buildInternalSignature());
        asm.emitConstantPoolNameAndType(sub(asm.cpi(), S1), asm.cpi());
        if (isInterface()) {
            asm.emitConstantPoolInterfaceMethodref(targetClass, asm.cpi());
        } else {
            if (forSerialization) {
                asm.emitConstantPoolMethodref(serializationTargetClassIdx, asm.cpi());
            } else {
                asm.emitConstantPoolMethodref(targetClass, asm.cpi());
            }
        }
        targetMethodRef = asm.cpi();
        if (isConstructor) {
            asm.emitConstantPoolUTF8("newInstance");
        } else {
            asm.emitConstantPoolUTF8("invoke");
        }
        invokeIdx = asm.cpi();
        if (isConstructor) {
            asm.emitConstantPoolUTF8("([Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
        } else {
            asm.emitConstantPoolUTF8
                ("(Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
        }
        invokeDescriptorIdx = asm.cpi();

        // Output class information for non-primitive parameter types
        nonPrimitiveParametersBaseIdx = add(asm.cpi(), S2);
        for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
            Class<?> c = parameterTypes[i];
            if (!isPrimitive(c)) {
                asm.emitConstantPoolUTF8(getClassName(c, false));
                asm.emitConstantPoolClass(asm.cpi());
            }
        }

        // Entries common to FieldAccessor, MethodAccessor and ConstructorAccessor
        emitCommonConstantPoolEntries();

        // Boxing entries
        if (usesPrimitives) {
            emitBoxingContantPoolEntries();
        }

        if (asm.cpi() != numCPEntries) {
            throw new InternalError("Adjust this code (cpi = " + asm.cpi() +
                                    ", numCPEntries = " + numCPEntries + ")");
        }

        // Access flags
        asm.emitShort(ACC_PUBLIC);

        // This class
        asm.emitShort(thisClass);

        // Superclass
        asm.emitShort(superClass);

        // Interfaces count and interfaces
        asm.emitShort(S0);

        // Fields count and fields
        asm.emitShort(S0);

        // Methods count and methods
        asm.emitShort(NUM_METHODS);

        emitConstructor();
        emitInvoke();

        // Additional attributes (none)
        asm.emitShort(S0);

        // Load class
        vec.trim();
        final byte[] bytes = vec.getData();
        // Note: the class loader is the only thing that really matters
        // here -- it's important to get the generated code into the
        // same namespace as the target class. Since the generated code
        // is privileged anyway, the protection domain probably doesn't
        // matter.
        return AccessController.doPrivileged(
            new PrivilegedAction<MagicAccessorImpl>() {
                public MagicAccessorImpl run() {
                        try {
                        return (MagicAccessorImpl)
                        ClassDefiner.defineClass
                                (generatedName,
                                 bytes,
                                 0,
                                 bytes.length,
                                 declaringClass.getClassLoader()).newInstance();
                        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
                            throw new InternalError(e);
                        }
                    }
                });
    }

咱们主要看这一句：ClassDefiner.defineClass(xx, declaringClass.getClassLoader()).newInstance();

在ClassDefiner.defineClass方法实现中，每被调用一次都会生成一个DelegatingClassLoader类加载器对象，这里每次都生成新的类加载器，是为了性能考虑，在某些情况下可以卸载这些生成的类，因为类的卸载是只有在类加载器可以被回收的情况下才会被回收的，如果用了原来的类加载器，那可能导致这些新创建的类一直无法被卸载。

而反射生成的类，有时候可能用了就可以卸载了，所以使用其独立的类加载器，从而使得更容易控制反射类的生命周期。

反射调用流程小结

最后，用几句话总结反射的实现原理：

反射类及反射方法的获取，都是通过从列表中搜寻查找匹配的方法，所以查找性能会随类的大小方法多少而变化；
每个类都会有一个与之对应的Class实例，从而每个类都可以获取method反射方法，并作用到其他实例身上；
反射也是考虑了线程安全的，放心使用；
反射使用软引用relectionData缓存class信息，避免每次重新从jvm获取带来的开销；
反射调用多次生成新代理Accessor, 而通过字节码生存的则考虑了卸载功能，所以会使用独立的类加载器；
当找到需要的方法，都会copy一份出来，而不是使用原来的实例，从而保证数据隔离；
调度反射方法，最终是由jvm执行invoke0()执行；