一宪肖、背景

要理解反射永淌，首先要知道它產(chǎn)生的背景。

在 Java 中见秤，正常情況下我們只需要 new 某個(gè)類來(lái)使用就行了砂竖，但是如果想在運(yùn)行時(shí)靈活創(chuàng)建某個(gè)類怎么辦？想要使用某個(gè)類但是并沒(méi)有被 JVM 加載怎么辦鹃答？

答案就是利用 反射乎澄，這個(gè)機(jī)制可以幫助我們?cè)谶\(yùn)行期需要的時(shí)候去加載創(chuàng)建某個(gè)類，從而使用該類的方法测摔。

這里引用 知乎Kira 的回答可能更容易理解：

假如你寫(xiě)了一段代碼：Object o=new Object();運(yùn)行了起來(lái)三圆！
首先JVM會(huì)啟動(dòng)，你的代碼會(huì)編譯成一個(gè).class文件避咆，然后被類加載器加載進(jìn)jvm的內(nèi)存中舟肉，你的類Object加載到方法區(qū)中，創(chuàng)建了Object類的class對(duì)象到堆中查库，注意這個(gè)不是new出來(lái)的對(duì)象路媚，而是類的類型對(duì)象，每個(gè)類只有一個(gè)class對(duì)象樊销，作為方法區(qū)類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口整慎。
jvm創(chuàng)建對(duì)象前，會(huì)先檢查類是否加載围苫，尋找類對(duì)應(yīng)的class對(duì)象裤园，若加載好，則為你的對(duì)象分配內(nèi)存剂府，初始化也就是代碼:new Object()拧揽。
上面的流程就是你自己寫(xiě)好的代碼扔給jvm去跑，跑完就over了，jvm關(guān)閉淤袜，你的程序也停止了痒谴。

相當(dāng)于這些代碼都是寫(xiě) "死" 的，但是在運(yùn)行時(shí)要使用則需要利用反射通過(guò)包名靈活地加載某些類铡羡。

二积蔚、反射的組件

實(shí)現(xiàn)反射的一些主要類都處于 java.lang 包下：

• Class：代表一個(gè)類；
• Field：代表類的成員變量（屬性）烦周；
• Method：代表類的方法尽爆；
• Constructor：代表構(gòu)造器（構(gòu)造函數(shù)、構(gòu)造方法）读慎；
• Array：提供動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)組漱贱，以及訪問(wèn)數(shù)組元素的方法；
• Package：存放路徑贪壳，包名饱亿；

接下來(lái)看一下怎么獲取這些組件蚜退。

類對(duì)象 Class

• 通過(guò)類型獲热蜓ァ；

Class c = String.class;

• 通過(guò)對(duì)象獲茸曜ⅰ：

Class c = o.getClass();

構(gòu)造器 Constructor

首先使用 Class 對(duì)象獲取 Constructor ：

• getConstructors()
• getConstructor(Class<?>…parameterTypes)
• getDeclaredConstructors()
• getDeclaredConstructor(Class<?>...parameterTypes)

然后就可以使用 Constructor 的下列方法：

Modifier 用來(lái)獲取修飾符信息理郑，比如 isStatic(int mod) 返回是否靜態(tài)、isPublic(int mod) 是否公共咨油。不只是構(gòu)造器類型含有此方法您炉，函數(shù)、屬性都有此方法役电。

方法 Method

屬性冀膝、字段 Field

數(shù)組相關(guān) Array

三窝剖、使用

獲取組件

接下來(lái)寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的小例子來(lái)看下反射的使用，首先準(zhǔn)備一個(gè) Student 類：

package com.sky.test.ref;

public class Student {

    private int privateAge;
    public int publicAge;

    public void publicStudy(){
    }

    private void privateStudy(){
    }
}

很簡(jiǎn)單的類酥夭，擁有一個(gè)私有赐纱、一個(gè)公共屬性，一個(gè)私有熬北、一個(gè)公共方法疙描，接下來(lái)使用反射獲取這些信息。

public static void main(String[] args) {

    try {
        // 根據(jù)包名找到類型
        Class<?> classType = Class.forName("com.sky.test.ref.Student");

        // 獲取所有屬性
        Field[] fields = classType.getFields();
        Field[] fieldsD = classType.getDeclaredFields();
        for (Field f : fields) {
            System.out.println("getFields 獲取到的屬性：" + f.getName());
            // getFields 獲取到的屬性：publicAge
        }

        for (Field f : fieldsD) {
            System.out.println("getDeclaredFields 獲取到的屬性：" + f.getName());
            // getDeclaredFields 獲取到的屬性：privateAge
            // getDeclaredFields 獲取到的屬性：publicAge
        }

        // 獲取該類的所有方法
        Method[] methods = classType.getMethods();
        Method[] methodsD = classType.getDeclaredMethods();
        for (Method m : methods) {
            System.out.println("getMethods 獲取到的方法：" + m.getName());
            // getMethods 獲取到的方法：publicStudy
            // getMethods 獲取到的方法：wait
            // getMethods 獲取到的方法：wait
            // getMethods 獲取到的方法：wait
            // getMethods 獲取到的方法：equals
            // getMethods 獲取到的方法：toString
            // getMethods 獲取到的方法：hashCode
            // getMethods 獲取到的方法：getClass
            // getMethods 獲取到的方法：notify
            // getMethods 獲取到的方法：notifyAll
        }

        for (Method m : methodsD) {
            System.out.println("getDeclaredMethods 獲取到的方法：" + m.getName());
            // getDeclaredMethods 獲取到的方法：publicStudy
            // getDeclaredMethods 獲取到的方法：privateStudy
        }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }

}

• Class.forName() 方法傳入包名讶隐，以找到想要使用的類起胰，找不到會(huì)拋 ClassNotFoundException 異常；
• Class 的 getFields() 方法：獲取所有 公共的(public) 的屬性整份，包含父類的 public 屬性(但不包含父類非 public 屬性)待错；
• Class 的 getDeclaredFields() 方法：獲取本類所有的屬性，但不包含父類的屬性烈评；
• Class 的 getMethods() 方法：獲取所有 公共的(public) 的方法火俄，包含父類的 public 方法(但不包含父類非 public 方法)；
• Class 的 gettDeclaredMethods() 方法：獲取本類所有的方法讲冠，但不包含父類的方法瓜客；

簡(jiǎn)單使用

已經(jīng)成功獲取到這些方法和屬性了，接下來(lái)就是使用通過(guò)反射獲取到的屬性和方法了。但是首先要做的是能把修改的信息展示出來(lái)谱仪，把 Student 類簡(jiǎn)單修改下：

public class Student extends SuperStudent {

    private int privateAge;
    public int publicAge;

    public void publicStudy(int hour) {
        System.out.println("設(shè)置年齡為" + publicAge);
        System.out.println("學(xué)習(xí)了" + hour + "小時(shí)");
    }

    private void privateStudy() {
    }
}

只是給 publicStudy() 方法增加了 int 類型的參數(shù)玻熙，并打印了兩個(gè)字段：publicAge、hour疯攒。接下來(lái)就可以使用反射來(lái)修改里面的信息了嗦随。

public static void main(String[] args) {

    try {
        // 1. 根據(jù)包名找到類型
        Class<?> classType = Class.forName("com.sky.test.ref.Student");
        // 創(chuàng)建實(shí)例，修改該對(duì)象的信息
        Object o = classType.newInstance();
        // 2. 獲取 年齡 字段
        Field field = classType.getDeclaredField("publicAge");
        // 設(shè)置年齡 publicAge 屬性：第一個(gè)參數(shù)為要修改的對(duì)象敬尺，第二個(gè)參數(shù)為數(shù)值
        field.set(o, 1);
        // 3. 獲取 publicStudy 方法枚尼，第二個(gè)參數(shù)傳入?yún)?shù)類型
        Method method = classType.getDeclaredMethod("publicStudy", int.class);
        // 調(diào)用 publicStudy 方法
        method.invoke(o, 3);
        
    } catch (ClassNotFoundException
            | NoSuchFieldException
            | NoSuchMethodException | IllegalAccessException
            | InstantiationException | InvocationTargetException
            e) {
        e.printStackTrace();
    }

}

1. 首先要做的是找到該類型，并創(chuàng)建該類型的對(duì)象砂吞。修改數(shù)據(jù)首先得有對(duì)象吧署恍，然后內(nèi)存空間有它的地方吧，不然修改啥蜻直。
2. 然后就是獲取字段了盯质，我們要做的是修改年齡 publicAge 字段：獲取該字段的 Field 對(duì)象，使用 set() 傳入 對(duì)象 和要修改的值概而，這樣就 ok 了呼巷。
3. 類似的方法獲取 publicStudy() 方法，調(diào)用 invoke() 方法傳參激活打印到腥。特別注意： 第二個(gè)參數(shù)是當(dāng)前方法的參數(shù)類型朵逝，如果傳的不對(duì)直接給你報(bào) NoSuchMethodException蔚袍。而且注意 int.class 和 Integer.class 竟然不是一個(gè)東西乡范，傳 Integer 還是會(huì)報(bào)錯(cuò)...

這樣就完成了普通的使用。

特別注意：權(quán)限問(wèn)題

反射使用引入了權(quán)限機(jī)制啤咽，私有的屬性已經(jīng)方法直接反射調(diào)用的話會(huì)拋出異常晋辆。

Field fieldPrivate = classType.getDeclaredField("privateAge");
fieldPrivate.set(o,2); // 會(huì)拋出 java.lang.IllegalAccessException 異常

如果想要使用的話，需要設(shè)置屬性或方法等的訪問(wèn)權(quán)限：

Field fieldPrivate = classType.getDeclaredField("privateAge");
fieldPrivate.setAccessible(true);
fieldPrivate.set(o,2);

注解使用

注解一般也是利用反射來(lái)使用的宇整，大概過(guò)程就是利用反射獲取 Class 類型上面的注解瓶佳，然后執(zhí)行相應(yīng)邏輯。

之前寫(xiě)過(guò)一篇文章有記錄鳞青，在此不再贅述霸饲。

談?wù)勀銓?duì)注解的理解 第三節(jié)

遠(yuǎn)程方法運(yùn)用反射

摘自 Java在遠(yuǎn)程方法調(diào)用中運(yùn)用反射機(jī)制

• 服務(wù)端：HelloService
• 客戶端：SimpleClient
• 通信信息：Call

客戶端生成 Call 對(duì)象，指定要調(diào)用的類臂拓、對(duì)象以及方法參數(shù)等信息厚脉，通過(guò)流的形式發(fā)生給服務(wù)端。

public class Call implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6659953547331194808L;
    private String className; // 表示類名或接口名
    private String methodName; // 表示方法名
    private Class[] paramTypes; // 表示方法參數(shù)類型
    private Object[] params; // 表示方法參數(shù)值
    // 表示方法的執(zhí)行結(jié)果
    // 如果方法正常執(zhí)行胶惰，則result為方法返回值傻工，如果方法拋出異常，那么result為該異常。
    private Object result;
    ...
}

服務(wù)端處理過(guò)將結(jié)果再以流的形式返回給客戶端中捆。

遠(yuǎn)程反射

反射操作數(shù)組

需求： 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組鸯匹，通過(guò)反射獲取數(shù)組的類型，然后創(chuàng)建一個(gè)新長(zhǎng)度的新數(shù)組泄伪，拷貝舊數(shù)組的內(nèi)容殴蓬。

為了看出效果，首先為 Student 類增加一個(gè)靜態(tài)的創(chuàng)建方法：

public class Student extends SuperStudent {
    public int publicAge;
    ...
    public static Student newInstance(){
        Student student = new Student();
        student.publicAge = 8;
        return student;
    }
}

使用此方法創(chuàng)建實(shí)例蟋滴，給內(nèi)部的年齡字段一個(gè)初始值 8科雳。接下來(lái)就創(chuàng)建一個(gè) Student 的數(shù)組，并利用反射進(jìn)行創(chuàng)建和復(fù)制脓杉。

public static void main(String[] args) {

    // 1. 創(chuàng)建數(shù)組糟秘，里面存放一個(gè) Student 對(duì)象
    Student[] students = new Student[]{Student.newInstance()};
    // 2. 獲取元素類型
    Class<?> classType = students.getClass().getComponentType();

    // 3. 創(chuàng)建新數(shù)組
    Object[] objects = (Object[]) Array.newInstance(classType, Array.getLength(students));
    // 4. 進(jìn)行 copy：原數(shù)組，拷貝起始球散，新數(shù)組尿赚，拷貝起始，拷貝長(zhǎng)度
    System.arraycopy(students, 0, objects, 0, Array.getLength(students));

    // 5. 從新數(shù)組獲取第一個(gè)元素
    Student s = (Student)Array.get(objects, 0);
    System.out.println("拷貝完成蕉堰，第一個(gè)數(shù)據(jù)年齡： " + s.publicAge);
    // 拷貝完成凌净，第一個(gè)數(shù)據(jù)年齡： 8
}

需要注意的是一些方法的使用：

• getClass() 和 getComponentType() 的區(qū)別：
  getClass()用于獲取對(duì)象的類型，比如這里獲取數(shù)組的是 Student[] 類型屋讶；
  getComponentType() 獲取數(shù)組元素類型冰寻，比如這里獲取到的是 Student 類型。

• Array.newInstance() 可以幫助我們動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)組皿渗，可以從別的地方傳遞來(lái)類型和長(zhǎng)度斩芭，即可完成創(chuàng)建。

反射操作泛型

知識(shí)儲(chǔ)備：

• Type：所有類型的公共父接口乐疆，Class 就是 Type 的子類之一划乖，以下是該接口的子類型：
  • ParameterizedType：參數(shù)化類型，可以理解為泛型挤土；
  • TypeVariable：類型變量琴庵，也就是平時(shí)定義的 T t、K k 等類似的變量仰美；
  • GenericArrayType：泛型數(shù)組類型迷殿，T[] 這種類型；
  • WildcardType：通配符類型咖杂，<?>, <? Extends String> 這種庆寺。

小栗子：

依舊是使用上面的 Student 類，給它增加一個(gè)包含泛型的方法：

public void setStudents(List<Student> list){
}

接下來(lái)就是獲取泛型：

public static void main(String[] args) {
    try {
        Method method = Student.class.getMethod("setStudents", List.class);
        // 獲取方法參數(shù)類型
        Type[] t = method.getGenericParameterTypes();

        for (Type type : t) {
            System.out.println("參數(shù)類型：" + type);// 泛型類型：java.util.List<com.sky.test.ref.Student>
            if (type instanceof ParameterizedType) {
                Type[] real = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
                for (Type genericType : real) {
                    System.out.println("泛型類型：" + genericType);
                    // 泛型類型：class com.sky.test.ref.Student
                }
            }
        }

    } catch (NoSuchMethodException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

這只是利用反射獲取泛型的一個(gè)很小的例子翰苫，可以使用不同的方法獲取 接口止邮、類等的參數(shù)这橙、返回值中的泛型。

說(shuō)起來(lái)為什么會(huì)把泛型擦除掉导披，是因?yàn)榉盒捅緛?lái)不是 Java 中的東西（可能是抄來(lái)的）屈扎。如果要把泛型加入字節(jié)碼，就需要修改字節(jié)碼指令集撩匕。我們都知道新增簡(jiǎn)單修改難鹰晨，這字節(jié)碼指令用了多少年了，要改基本不肯能了止毕。

所以把泛型擦除之后呢模蜡，又需要一些類型來(lái)表示到底是哪種泛型，于是就有了上面那些 Type 的子接口扁凛。

四忍疾、反射影響性能

這里引用文章 大家都說(shuō) Java 反射效率低，你知道原因在哪里么 的結(jié)論：

1. Method#invoke 方法會(huì)對(duì)參數(shù)做封裝和解封操作
2. 需要檢查方法可見(jiàn)性
3. 需要校驗(yàn)參數(shù)
4. 反射方法難以內(nèi)聯(lián)
5. JIT 無(wú)法優(yōu)化

具體可以參考該文章谨朝，自此本文結(jié)束卤妒。

參考：

Java反射機(jī)制
Java 反射操作數(shù)組