反射的思想及作用

有反必有正麻裁，就像世間的陰和陽(yáng)，計(jì)算機(jī)的0和1一樣。天道有輪回煎源，蒼天...（凈會(huì)在這瞎bibi）

在學(xué)習(xí)反射之前色迂，先來(lái)了解正射是什么。我們平常用的最多的 new 方式實(shí)例化對(duì)象的方式就是一種正射的體現(xiàn)手销。假如我需要實(shí)例化一個(gè)HashMap歇僧，代碼就會(huì)是這樣子。

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
map.put(1, 1);

某一天發(fā)現(xiàn)锋拖，該段程序不適合用 HashMap 存儲(chǔ)鍵值對(duì)诈悍，更傾向于用LinkedHashMap存儲(chǔ)。重新編寫(xiě)代碼后變成下面這個(gè)樣子兽埃。

Map<Integer, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
map.put(1, 1);

假如又有一天侥钳，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)還是適合用 HashMap來(lái)存儲(chǔ)，難道又要重新修改源碼嗎讲仰？

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了嗎慕趴？我們每次改變一種需求，都要去重新修改源碼鄙陡，然后對(duì)代碼進(jìn)行編譯，打包躏啰，再到 JVM 上重啟項(xiàng)目趁矾。這么些步驟下來(lái)，效率非常低给僵。

對(duì)于這種需求頻繁變更但變更不大的場(chǎng)景毫捣，頻繁地更改源碼肯定是一種不允許的操作，我們可以使用一個(gè)開(kāi)關(guān)帝际，判斷什么時(shí)候使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)蔓同。

public Map<Integer, Integer> getMap(String param) {
    Map<Integer, Integer> map = null;
    if (param.equals("HashMap")) {
        map = new HashMap<>();
    } else if (param.equals("LinkedHashMap")) {
        map = new LinkedHashMap<>();
    } else if (param.equals("WeakHashMap")) {
        map = new WeakHashMap<>();
    }
    return map;
}

通過(guò)傳入?yún)?shù)param決定使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)蹲诀，通過(guò)動(dòng)態(tài)傳入?yún)?shù)決定使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)斑粱。

如果某一天還想用TreeMap，還是避免不了修改源碼脯爪，重新編譯執(zhí)行的弊端则北。這個(gè)時(shí)候，反射就派上用場(chǎng)了痕慢。

在代碼運(yùn)行之前尚揣，我們不確定將來(lái)會(huì)使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只有在程序運(yùn)行時(shí)才決定使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)掖举，而反射可以在程序運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)獲取類(lèi)信息和調(diào)用類(lèi)方法快骗。通過(guò)反射構(gòu)造類(lèi)實(shí)例，代碼會(huì)演變成下面這樣。

public Map<Integer, Integer> getMap(String className) {
    Class clazz = Class.forName(className);
    Consructor con = clazz.getConstructor();
    return (Map<Integer, Integer>) con.newInstance();
}

無(wú)論使用什么 Map方篮，只要實(shí)現(xiàn)了Map接口名秀，就可以使用全類(lèi)名路徑傳入到方法中，獲得對(duì)應(yīng)的 Map 實(shí)例恭取。例如java.util.HashMap / java.util.LinkedHashMap····如果要?jiǎng)?chuàng)建其它類(lèi)例如WeakHashMap泰偿，我也不需要修改上面這段源碼。

我們來(lái)回顧一下如何從 new 一個(gè)對(duì)象引出使用反射的蜈垮。

• 在不使用反射時(shí)耗跛，構(gòu)造對(duì)象使用 new 方式實(shí)現(xiàn)，這種方式在編譯期就可以把對(duì)象的類(lèi)型確定下來(lái)攒发。
• 如果需求發(fā)生變更调塌，需要構(gòu)造另一個(gè)對(duì)象，則需要修改源碼惠猿，非常不優(yōu)雅羔砾，所以我們通過(guò)使用開(kāi)關(guān)，在程序運(yùn)行時(shí)判斷需要構(gòu)造哪一個(gè)對(duì)象偶妖，在運(yùn)行時(shí)可以變更開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)例化不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)姜凄。
• 如果還有其它擴(kuò)展的類(lèi)有可能被使用，就會(huì)創(chuàng)建出非常多的分支趾访，且在編碼時(shí)不知道有什么其他的類(lèi)被使用到态秧，假如日后Map接口下多了一個(gè)集合類(lèi)是xxxHashMap，還得創(chuàng)建分支扼鞋，此時(shí)引出了反射：可以在運(yùn)行時(shí)才確定使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)申鱼，在切換類(lèi)時(shí)，無(wú)需重新修改源碼云头、編譯程序捐友。

第一章總結(jié)：

• 反射的思想：在程序運(yùn)行過(guò)程中確定和解析數(shù)據(jù)類(lèi)的類(lèi)型。
• 反射的作用：對(duì)于在編譯期無(wú)法確定使用哪個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)的場(chǎng)景溃槐，通過(guò)反射可以在程序運(yùn)行時(shí)構(gòu)造出不同的數(shù)據(jù)類(lèi)實(shí)例匣砖。

反射的基本使用

Java 反射的主要組成部分有4個(gè)：

• Class：任何運(yùn)行在內(nèi)存中的所有類(lèi)都是該 Class 類(lèi)的實(shí)例對(duì)象，每個(gè) Class 類(lèi)對(duì)象內(nèi)部都包含了本來(lái)的所有信息竿痰。記著一句話脆粥，通過(guò)反射干任何事，先找 Class 準(zhǔn)沒(méi)錯(cuò)影涉！
• Field：描述一個(gè)類(lèi)的屬性变隔，內(nèi)部包含了該屬性的所有信息，例如數(shù)據(jù)類(lèi)型蟹倾，屬性名匣缘，訪問(wèn)修飾符······
• Constructor：描述一個(gè)類(lèi)的構(gòu)造方法猖闪，內(nèi)部包含了構(gòu)造方法的所有信息，例如參數(shù)類(lèi)型肌厨，參數(shù)名字培慌，訪問(wèn)修飾符······
• Method：描述一個(gè)類(lèi)的所有方法（包括抽象方法），內(nèi)部包含了該方法的所有信息柑爸，與Constructor類(lèi)似吵护，不同之處是 Method 擁有返回值類(lèi)型信息，因?yàn)闃?gòu)造方法是沒(méi)有返回值的表鳍。

我總結(jié)了一張腦圖馅而，放在了下面，如果用到了反射譬圣，離不開(kāi)這核心的4個(gè)類(lèi)瓮恭，只有去了解它們內(nèi)部提供了哪些信息，有什么作用厘熟，運(yùn)用它們的時(shí)候才能易如反掌屯蹦。

我們?cè)趯W(xué)習(xí)反射的基本使用時(shí)，我會(huì)用一個(gè)SmallPineapple類(lèi)作為模板進(jìn)行說(shuō)明绳姨，首先我們先來(lái)熟悉這個(gè)類(lèi)的基本組成：屬性登澜，構(gòu)造函數(shù)和方法

public class SmallPineapple {
    public String name;
    public int age;
    private double weight; // 體重只有自己知道

    public SmallPineapple() {}

    public SmallPineapple(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void getInfo() {
        System.out.print("["+ name + " 的年齡是：" + age + "]");
    }
}

反射中的用法有非常非常多，常見(jiàn)的功能有以下這幾個(gè)：

• 在運(yùn)行時(shí)獲取一個(gè)類(lèi)的 Class 對(duì)象
• 在運(yùn)行時(shí)構(gòu)造一個(gè)類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象
• 在運(yùn)行時(shí)獲取一個(gè)類(lèi)的所有信息：變量飘庄、方法帖渠、構(gòu)造器、注解

獲取類(lèi)的 Class 對(duì)象

在 Java 中竭宰，每一個(gè)類(lèi)都會(huì)有專(zhuān)屬于自己的 Class 對(duì)象，當(dāng)我們編寫(xiě)完.java文件后份招，使用javac編譯后切揭，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)碼文件.class，在字節(jié)碼文件中包含類(lèi)的所有信息锁摔，如屬性廓旬，構(gòu)造方法，方法······當(dāng)字節(jié)碼文件被裝載進(jìn)虛擬機(jī)執(zhí)行時(shí)谐腰，會(huì)在內(nèi)存中生成 Class 對(duì)象孕豹，它包含了該類(lèi)內(nèi)部的所有信息，在程序運(yùn)行時(shí)可以獲取這些信息十气。

獲取 Class 對(duì)象的方法有3種：

• 類(lèi)名.class：這種獲取方式只有在編譯前已經(jīng)聲明了該類(lèi)的類(lèi)型才能獲取到 Class 對(duì)象

Class clazz = SmallPineapple.class;

• 實(shí)例.getClass()：通過(guò)實(shí)例化對(duì)象獲取該實(shí)例的 Class 對(duì)象

SmallPineapple sp = new SmallPineapple();
Class clazz = sp.getClass();

• Class.forName(className)：通過(guò)類(lèi)的全限定名獲取該類(lèi)的 Class 對(duì)象

Class clazz = Class.forName("com.bean.smallpineapple");

拿到 Class對(duì)象就可以對(duì)它為所欲為了：剝開(kāi)它的皮（獲取類(lèi)信息）励背、指揮它做事（調(diào)用它的方法），看透它的一切（獲取屬性）砸西，總之它就沒(méi)有隱私了叶眉。

不過(guò)在程序中址儒，每個(gè)類(lèi)的 Class 對(duì)象只有一個(gè)，也就是說(shuō)你只有這一個(gè)奴隸衅疙。我們用上面三種方式測(cè)試莲趣，通過(guò)三種方式打印各個(gè) Class 對(duì)象都是相同的。

Class clazz1 = Class.forName("com.bean.SmallPineapple");
Class clazz2 = SmallPineapple.class;
SmallPineapple instance = new SmallPineapple();
Class clazz3 = instance.getClass();
System.out.println("Class.forName() == SmallPineapple.class:" + (clazz1 == clazz2));
System.out.println("Class.forName() == instance.getClass():" + (clazz1 == clazz3));
System.out.println("instance.getClass() == SmallPineapple.class:" + (clazz2 == clazz3));

內(nèi)存中只有一個(gè) Class 對(duì)象的原因要牽扯到 JVM 類(lèi)加載機(jī)制的雙親委派模型饱溢，它保證了程序運(yùn)行時(shí)喧伞，加載類(lèi)時(shí)每個(gè)類(lèi)在內(nèi)存中僅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Class對(duì)象。在這里我不打算詳細(xì)展開(kāi)說(shuō)明绩郎，可以簡(jiǎn)單地理解為 JVM 幫我們保證了一個(gè)類(lèi)在內(nèi)存中至多存在一個(gè) Class 對(duì)象潘鲫。

構(gòu)造類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象

通過(guò)反射構(gòu)造一個(gè)類(lèi)的實(shí)例方式有2種：

• Class 對(duì)象調(diào)用newInstance()方法

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple");
SmallPineapple smallPineapple = (SmallPineapple) clazz.newInstance();
smallPineapple.getInfo();
// [null 的年齡是：0]

即使 SmallPineapple 已經(jīng)顯式定義了構(gòu)造方法，通過(guò) newInstance() 創(chuàng)建的實(shí)例中嗽上，所有屬性值都是對(duì)應(yīng)類(lèi)型的初始值次舌，因?yàn)?newInstance() 構(gòu)造實(shí)例會(huì)調(diào)用默認(rèn)無(wú)參構(gòu)造器。

• Constructor 構(gòu)造器調(diào)用newInstance()方法

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple");
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
constructor.setAccessible(true);
SmallPineapple smallPineapple2 = (SmallPineapple) constructor.newInstance("小菠蘿", 21);
smallPineapple2.getInfo();
// [小菠蘿 的年齡是：21]

通過(guò) getConstructor(Object... paramTypes) 方法指定獲取指定參數(shù)類(lèi)型的 Constructor兽愤， Constructor 調(diào)用 newInstance(Object... paramValues) 時(shí)傳入構(gòu)造方法參數(shù)的值彼念，同樣可以構(gòu)造一個(gè)實(shí)例，且內(nèi)部屬性已經(jīng)被賦值浅萧。

通過(guò)Class對(duì)象調(diào)用 newInstance() 會(huì)走默認(rèn)無(wú)參構(gòu)造方法逐沙，如果想通過(guò)顯式構(gòu)造方法構(gòu)造實(shí)例，需要提前從Class中調(diào)用getConstructor()方法獲取對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器洼畅，通過(guò)構(gòu)造器去實(shí)例化對(duì)象吩案。

這些 API 是在開(kāi)發(fā)當(dāng)中最常遇到的，當(dāng)然還有非常多重載的方法帝簇，本文由于篇幅原因徘郭，且如果每個(gè)方法都一一講解，我們也記不住丧肴，所以用到的時(shí)候去類(lèi)里面查找就已經(jīng)足夠了残揉。

獲取一個(gè)類(lèi)的所有信息

Class 對(duì)象中包含了該類(lèi)的所有信息，在編譯期我們能看到的信息就是該類(lèi)的變量芋浮、方法抱环、構(gòu)造器，在運(yùn)行時(shí)最常被獲取的也是這些信息纸巷。

獲取類(lèi)中的變量（Field）

• Field[] getFields()：獲取類(lèi)中所有被public修飾的所有變量
• Field getField(String name)：根據(jù)變量名獲取類(lèi)中的一個(gè)變量镇草，該變量必須被public修飾
• Field[] getDeclaredFields()：獲取類(lèi)中所有的變量，但無(wú)法獲取繼承下來(lái)的變量
• Field getDeclaredField(String name)：根據(jù)姓名獲取類(lèi)中的某個(gè)變量瘤旨，無(wú)法獲取繼承下來(lái)的變量

獲取類(lèi)中的方法（Method）

• Method[] getMethods()：獲取類(lèi)中被public修飾的所有方法

• Method getMethod(String name, Class...<?> paramTypes)：根據(jù)名字和參數(shù)類(lèi)型獲取對(duì)應(yīng)方法梯啤，該方法必須被public修飾

• Method[] getDeclaredMethods()：獲取所有方法，但無(wú)法獲取繼承下來(lái)的方法

• Method getDeclaredMethod(String name, Class...<?> paramTypes)：根據(jù)名字和參數(shù)類(lèi)型獲取對(duì)應(yīng)方法裆站，無(wú)法獲取繼承下來(lái)的方法

獲取類(lèi)的構(gòu)造器（Constructor）

• Constuctor[] getConstructors()：獲取類(lèi)中所有被public修飾的構(gòu)造器
• Constructor getConstructor(Class...<?> paramTypes)：根據(jù)參數(shù)類(lèi)型獲取類(lèi)中某個(gè)構(gòu)造器条辟，該構(gòu)造器必須被public修飾
• Constructor[] getDeclaredConstructors()：獲取類(lèi)中所有構(gòu)造器
• Constructor getDeclaredConstructor(class...<?> paramTypes)：根據(jù)參數(shù)類(lèi)型獲取對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器

每種功能內(nèi)部以 Declared 細(xì)分為2類(lèi)：

有Declared修飾的方法：可以獲取該類(lèi)內(nèi)部包含的所有變量黔夭、方法和構(gòu)造器，但是無(wú)法獲取繼承下來(lái)的信息

無(wú)Declared修飾的方法：可以獲取該類(lèi)中public修飾的變量羽嫡、方法和構(gòu)造器本姥，可獲取繼承下來(lái)的信息

如果想獲取類(lèi)中所有的（包括繼承）變量、方法和構(gòu)造器杭棵，則需要同時(shí)調(diào)用getXXXs()和getDeclaredXXXs()兩個(gè)方法婚惫，用Set集合存儲(chǔ)它們獲得的變量、構(gòu)造器和方法魂爪，以防兩個(gè)方法獲取到相同的東西先舷。

例如：要獲取SmallPineapple獲取類(lèi)中所有的變量，代碼應(yīng)該是下面這樣寫(xiě)滓侍。

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple");
// 獲取 public 屬性蒋川，包括繼承
Field[] fields1 = clazz.getFields();
// 獲取所有屬性，不包括繼承
Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields();
// 將所有屬性匯總到 set
Set<Field> allFields = new HashSet<>();
allFields.addAll(Arrays.asList(fields1));
allFields.addAll(Arrays.asList(fields2));

不知道你有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一件有趣的事情撩笆，如果父類(lèi)的屬性用protected修飾捺球，利用反射是無(wú)法獲取到的。

protected 修飾符的作用范圍：只允許同一個(gè)包下或者子類(lèi)訪問(wèn)夕冲，可以繼承到子類(lèi)氮兵。

getFields() 只能獲取到本類(lèi)的public屬性的變量值；

getDeclaredFields() 只能獲取到本類(lèi)的所有屬性歹鱼，不包括繼承的泣栈；無(wú)論如何都獲取不到父類(lèi)的 protected 屬性修飾的變量，但是它的的確確存在于子類(lèi)中弥姻。

獲取注解

獲取注解單獨(dú)擰了出來(lái)南片，因?yàn)樗⒉皇菍?zhuān)屬于 Class 對(duì)象的一種信息，每個(gè)變量庭敦，方法和構(gòu)造器都可以被注解修飾铃绒，所以在反射中，F(xiàn)ield螺捐，Constructor 和 Method 類(lèi)對(duì)象都可以調(diào)用下面這些方法獲取標(biāo)注在它們之上的注解。

• Annotation[] getAnnotations()：獲取該對(duì)象上的所有注解
• Annotation getAnnotation(Class annotaionClass)：傳入注解類(lèi)型矮燎，獲取該對(duì)象上的特定一個(gè)注解
• Annotation[] getDeclaredAnnotations()：獲取該對(duì)象上的顯式標(biāo)注的所有注解定血，無(wú)法獲取繼承下來(lái)的注解
• Annotation getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)：根據(jù)注解類(lèi)型，獲取該對(duì)象上的特定一個(gè)注解诞外，無(wú)法獲取繼承下來(lái)的注解

只有注解的@Retension標(biāo)注為RUNTIME時(shí)澜沟，才能夠通過(guò)反射獲取到該注解，@Retension 有3種保存策略：

• SOURCE：只在源文件(.java)中保存峡谊，即該注解只會(huì)保留在源文件中茫虽，編譯時(shí)編譯器會(huì)忽略該注解刊苍，例如 @Override 注解
• CLASS：保存在字節(jié)碼文件(.class)中，注解會(huì)隨著編譯跟隨字節(jié)碼文件中濒析，但是運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)該注解進(jìn)行解析
• RUNTIME：一直保存到運(yùn)行時(shí)正什，用得最多的一種保存策略，在運(yùn)行時(shí)可以獲取到該注解的所有信息

像下面這個(gè)例子号杏，SmallPineapple 類(lèi)繼承了抽象類(lèi)Pineapple婴氮，getInfo()方法上標(biāo)識(shí)有 @Override 注解，且在子類(lèi)中標(biāo)注了@Transient注解盾致，在運(yùn)行時(shí)獲取子類(lèi)重寫(xiě)方法上的所有注解主经，只能獲取到@Transient的信息。

public abstract class Pineapple {
    public abstract void getInfo();
}
public class SmallPineapple extends Pineapple {
    @Transient
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.print("小菠蘿的身高和年齡是:" + height + "cm ; " + age + "歲");
    }
}

啟動(dòng)類(lèi)Bootstrap獲取 SmallPineapple 類(lèi)中的 getInfo() 方法上的注解信息：

public class Bootstrap {
    /**
     * 根據(jù)運(yùn)行時(shí)傳入的全類(lèi)名路徑判斷具體的類(lèi)對(duì)象
     * @param path 類(lèi)的全類(lèi)名路徑
     */
    public static void execute(String path) throws Exception {
        Class obj = Class.forName(path);
        Method method = obj.getMethod("getInfo");
        Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation.toString());
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        execute("com.pineapple.SmallPineapple");
    }
}
// @java.beans.Transient(value=true)

通過(guò)反射調(diào)用方法

通過(guò)反射獲取到某個(gè) Method 類(lèi)對(duì)象后庭惜，可以通過(guò)調(diào)用invoke方法執(zhí)行罩驻。

• invoke(Oject obj, Object... args)：參數(shù)``1指定調(diào)用該方法的**對(duì)象**，參數(shù)2`是方法的參數(shù)列表值护赊。

如果調(diào)用的方法是靜態(tài)方法胳赌，參數(shù)1只需要傳入null，因?yàn)殪o態(tài)方法不與某個(gè)對(duì)象有關(guān)瑟蜈，只與某個(gè)類(lèi)有關(guān)奕剃。

可以像下面這種做法，通過(guò)反射實(shí)例化一個(gè)對(duì)象器一，然后獲取Method方法對(duì)象课锌，調(diào)用invoke()指定SmallPineapple的getInfo()方法。

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple");
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
constructor.setAccessible(true);
SmallPineapple sp = (SmallPineapple) constructor.newInstance("小菠蘿", 21);
Method method = clazz.getMethod("getInfo");
if (method != null) {
    method.invoke(sp, null);
}
// [小菠蘿的年齡是：21]

反射的應(yīng)用場(chǎng)景

反射常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景這里介紹3個(gè)：

• Spring 實(shí)例化對(duì)象：當(dāng)程序啟動(dòng)時(shí)祈秕，Spring 會(huì)讀取配置文件applicationContext.xml并解析出里面所有的 標(biāo)簽實(shí)例化到IOC容器中渺贤。
• 反射 + 工廠模式：通過(guò)反射消除工廠中的多個(gè)分支，如果需要生產(chǎn)新的類(lèi)请毛，無(wú)需關(guān)注工廠類(lèi)志鞍，工廠類(lèi)可以應(yīng)對(duì)各種新增的類(lèi)，反射可以使得程序更加健壯方仿。
• JDBC連接數(shù)據(jù)庫(kù)：使用JDBC連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)固棚，指定連接數(shù)據(jù)庫(kù)的驅(qū)動(dòng)類(lèi)時(shí)用到反射加載驅(qū)動(dòng)類(lèi)

Spring 的 IOC 容器

在 Spring 中，經(jīng)常會(huì)編寫(xiě)一個(gè)上下文配置文件applicationContext.xml仙蚜，里面就是關(guān)于bean的配置此洲，程序啟動(dòng)時(shí)會(huì)讀取該 xml 文件，解析出所有的 <bean>標(biāo)簽委粉，并實(shí)例化對(duì)象放入IOC容器中呜师。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean id="smallpineapple" class="com.bean.SmallPineapple">
        <constructor-arg type="java.lang.String" value="小菠蘿"/>
        <constructor-arg type="int" value="21"/>
    </bean>
</beans>

在定義好上面的文件后，通過(guò)ClassPathXmlApplicationContext加載該配置文件贾节，程序啟動(dòng)時(shí)汁汗，Spring 會(huì)將該配置文件中的所有bean都實(shí)例化衷畦，放入 IOC 容器中，IOC 容器本質(zhì)上就是一個(gè)工廠知牌，通過(guò)該工廠傳入 \ 標(biāo)簽的id屬性獲取到對(duì)應(yīng)的實(shí)例祈争。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac =
                new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        SmallPineapple smallPineapple = (SmallPineapple) ac.getBean("smallpineapple");
        smallPineapple.getInfo(); // [小菠蘿的年齡是：21]
    }
}

Spring 在實(shí)例化對(duì)象的過(guò)程經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化之后，可以理解為反射實(shí)例化對(duì)象的步驟：

• 獲取Class對(duì)象的構(gòu)造器
• 通過(guò)構(gòu)造器調(diào)用 newInstance() 實(shí)例化對(duì)象

當(dāng)然 Spring 在實(shí)例化對(duì)象時(shí)送爸，做了非常多額外的操作铛嘱，才能夠讓現(xiàn)在的開(kāi)發(fā)足夠的便捷且穩(wěn)定。

在之后的文章中會(huì)專(zhuān)門(mén)寫(xiě)一篇文章講解如何利用反射實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易版的IOC容器袭厂，IOC容器原理很簡(jiǎn)單墨吓，只要掌握了反射的思想，了解反射的常用 API 就可以實(shí)現(xiàn)纹磺，我可以提供一個(gè)簡(jiǎn)單的思路：利用 HashMap 存儲(chǔ)所有實(shí)例帖烘，key 代表 \ 標(biāo)簽的 id，value 存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的實(shí)例橄杨，這對(duì)應(yīng)了 Spring IOC容器管理的對(duì)象默認(rèn)是單例的秘症。

反射 + 抽象工廠模式

傳統(tǒng)的工廠模式，如果需要生產(chǎn)新的子類(lèi)式矫，需要修改工廠類(lèi)乡摹，在工廠類(lèi)中增加新的分支；

public class MapFactory {
    public Map<Object, object> produceMap(String name) {
        if ("HashMap".equals(name)) {
            return new HashMap<>();
        } else if ("TreeMap".equals(name)) {
            return new TreeMap<>();
        } // ···
    }
}

利用反射和工廠模式相結(jié)合采转，在產(chǎn)生新的子類(lèi)時(shí)聪廉，工廠類(lèi)不用修改任何東西，可以專(zhuān)注于子類(lèi)的實(shí)現(xiàn)故慈，當(dāng)子類(lèi)確定下來(lái)時(shí)板熊，工廠也就可以生產(chǎn)該子類(lèi)了。

反射 + 抽象工廠的核心思想是：

• 在運(yùn)行時(shí)通過(guò)參數(shù)傳入不同子類(lèi)的全限定名獲取到不同的 Class 對(duì)象察绷，調(diào)用 newInstance() 方法返回不同的子類(lèi)干签。細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)提到了子類(lèi)這個(gè)概念，所以反射 + 抽象工廠模式拆撼，一般會(huì)用于有繼承或者接口實(shí)現(xiàn)關(guān)系容劳。

例如，在運(yùn)行時(shí)才確定使用哪一種 Map 結(jié)構(gòu)闸度，我們可以利用反射傳入某個(gè)具體 Map 的全限定名鸭蛙，實(shí)例化一個(gè)特定的子類(lèi)。

public class MapFactory {
    /**
     * @param className 類(lèi)的全限定名
     */
    public Map<Object, Object> produceMap(String className) {
        Class clazz = Class.forName(className);
        Map<Object, Object> map = clazz.newInstance();
        return map;
    }
}

className 可以指定為 java.util.HashMap筋岛，或者 java.util.TreeMap 等等，根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)定晒哄。

JDBC 加載數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)類(lèi)

在導(dǎo)入第三方庫(kù)時(shí)睁宰，JVM不會(huì)主動(dòng)去加載外部導(dǎo)入的類(lèi)肪获，而是等到真正使用時(shí)，才去加載需要的類(lèi)柒傻，正是如此孝赫，我們可以在獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)傳入驅(qū)動(dòng)類(lèi)的全限定名，交給 JVM 加載該類(lèi)红符。

public class DBConnectionUtil {
    /** 指定數(shù)據(jù)庫(kù)的驅(qū)動(dòng)類(lèi) */
    private static final String DRIVER_CLASS_NAME = "com.mysql.jdbc.Driver";

    public static Connection getConnection() {
        Connection conn = null;
        // 加載驅(qū)動(dòng)類(lèi)
        Class.forName(DRIVER_CLASS_NAME);
        // 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象
        conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://···", "root", "root");
        return conn;
    }
}

在我們開(kāi)發(fā) SpringBoot 項(xiàng)目時(shí)青柄，會(huì)經(jīng)常遇到這個(gè)類(lèi)，但是可能習(xí)慣成自然了预侯，就沒(méi)多大在乎致开，我在這里給你們看看常見(jiàn)的application.yml中的數(shù)據(jù)庫(kù)配置，我想你應(yīng)該會(huì)恍然大悟吧萎馅。

這里的 driver-class-name双戳，和我們一開(kāi)始加載的類(lèi)是不是覺(jué)得很相似，這是因?yàn)?strong>MySQL版本不同引起的驅(qū)動(dòng)類(lèi)不同糜芳，這體現(xiàn)使用反射的好處：不需要修改源碼飒货，僅加載配置文件就可以完成驅(qū)動(dòng)類(lèi)的替換。

在之后的文章中會(huì)專(zhuān)門(mén)寫(xiě)一篇文章詳細(xì)地介紹反射的應(yīng)用場(chǎng)景峭竣，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的IOC容器以及通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)工廠模式的好處塘辅。

在這里，你只需要掌握反射的基本用法和它的思想皆撩，了解它的主要使用場(chǎng)景扣墩。

反射的優(yōu)勢(shì)及缺陷

反射的優(yōu)點(diǎn)：

• 增加程序的靈活性：面對(duì)需求變更時(shí)，可以靈活地實(shí)例化不同對(duì)象

但是毅访，有得必有失沮榜，一項(xiàng)技術(shù)不可能只有優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有缺點(diǎn)，反射也有兩個(gè)比較隱晦的缺點(diǎn)：

• 破壞類(lèi)的封裝性：可以強(qiáng)制訪問(wèn) private 修飾的信息
• 性能損耗：反射相比直接實(shí)例化對(duì)象喻粹、調(diào)用方法蟆融、訪問(wèn)變量，中間需要非常多的檢查步驟和解析步驟守呜，JVM無(wú)法對(duì)它們優(yōu)化型酥。

增加程序的靈活性

這里不再用 SmallPineapple 舉例了，我們來(lái)看一個(gè)更加貼近開(kāi)發(fā)的例子：

• 利用反射連接數(shù)據(jù)庫(kù)查乒，涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源弥喉。在 SpringBoot 中一切約定大于配置，想要定制配置時(shí)玛迄，使用application.properties配置文件指定數(shù)據(jù)源

角色1 - Java的設(shè)計(jì)者：我們?cè)O(shè)計(jì)好DataSource接口由境，你們其它數(shù)據(jù)庫(kù)廠商想要開(kāi)發(fā)者用你們的數(shù)據(jù)源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，就得實(shí)現(xiàn)我的這個(gè)接口！

角色2 - 數(shù)據(jù)庫(kù)廠商：

• MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)廠商：我們提供了 com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource 數(shù)據(jù)源虏杰，開(kāi)發(fā)者可以使用它連接 MySQL讥蟆。
• 阿里巴巴廠商：我們提供了 com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource 數(shù)據(jù)源，我這個(gè)數(shù)據(jù)源更牛逼纺阔，具有頁(yè)面監(jiān)控瘸彤，慢SQL日志記錄等功能，開(kāi)發(fā)者快來(lái)用它監(jiān)控 MySQL吧笛钝！
• SQLServer 廠商：我們提供了 com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDataSource 數(shù)據(jù)源质况，如果你想實(shí)用SQL Server 作為數(shù)據(jù)庫(kù)，那就使用我們的這個(gè)數(shù)據(jù)源連接吧

角色3 - 開(kāi)發(fā)者：我們可以用配置文件指定使用DruidDataSource數(shù)據(jù)源

spring.datasource.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource

需求變更：某一天玻靡，老板來(lái)跟我們說(shuō)结榄，Druid 數(shù)據(jù)源不太符合我們現(xiàn)在的項(xiàng)目了，我們使用 MysqlDataSource 吧啃奴，然后程序猿就會(huì)修改配置文件潭陪，重新加載配置文件，并重啟項(xiàng)目最蕾，完成數(shù)據(jù)源的切換依溯。

spring.datasource.type=com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource

在改變連接數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源時(shí)，只需要改變配置文件即可瘟则，無(wú)需改變?nèi)魏未a黎炉，原因是：

• Spring Boot 底層封裝好了連接數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源配置，利用反射醋拧，適配各個(gè)數(shù)據(jù)源慷嗜。

下面來(lái)簡(jiǎn)略的進(jìn)行源碼分析。我們用ctrl+左鍵點(diǎn)擊spring.datasource.type進(jìn)入 DataSourceProperties 類(lèi)中丹壕，發(fā)現(xiàn)使用setType() 將全類(lèi)名轉(zhuǎn)化為 Class 對(duì)象注入到type成員變量當(dāng)中庆械。在連接并監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，就會(huì)使用指定的數(shù)據(jù)源操作菌赖。

private Class<? extends DataSource> type;

public void setType(Class<? extends DataSource> type) {
    this.type = type;
}

Class對(duì)象指定了泛型上界DataSource缭乘，我們?nèi)タ匆幌赂鞔髷?shù)據(jù)源的類(lèi)圖結(jié)構(gòu)。

上圖展示了一部分?jǐn)?shù)據(jù)源琉用，當(dāng)然不止這些堕绩，但是我們可以看到，無(wú)論指定使用哪一種數(shù)據(jù)源邑时，我們都只需要與配置文件打交道奴紧，而無(wú)需更改源碼，這就是反射的靈活性晶丘！

破壞類(lèi)的封裝性

很明顯的一個(gè)特點(diǎn)黍氮，反射可以獲取類(lèi)中被private修飾的變量、方法和構(gòu)造器，這違反了面向?qū)ο蟮姆庋b特性沫浆，因?yàn)楸?private 修飾意味著不想對(duì)外暴露觉壶，只允許本類(lèi)訪問(wèn)，而setAccessable(true)可以無(wú)視訪問(wèn)修飾符的限制件缸，外界可以強(qiáng)制訪問(wèn)。

還記得單例模式一文嗎叔遂？里面講到反射破壞餓漢式和懶漢式單例模式他炊，所以之后用了枚舉避免被反射KO。

回到最初的起點(diǎn)已艰，SmallPineapple 里有一個(gè) weight 屬性被 private 修飾符修飾痊末，目的在于自己的體重并不想給外界知道。

public class SmallPineapple {
    public String name;
    public int age;
    private double weight; // 體重只有自己知道

    public SmallPineapple(String name, int age, double weight) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.weight = weight;
    }

}

雖然 weight 屬性理論上只有自己知道哩掺，但是如果經(jīng)過(guò)反射凿叠，這個(gè)類(lèi)就像在裸奔一樣，在反射面前變得一覽無(wú)遺嚼吞。

SmallPineapple sp = new SmallPineapple("小菠蘿", 21, "54.5");
Clazz clazz = Class.forName(sp.getClass());
Field weight = clazz.getDeclaredField("weight");
weight.setAccessable(true);
System.out.println("窺覷到小菠蘿的體重是：" + weight.get(sp));
// 窺覷到小菠蘿的體重是：54.5 kg

性能損耗

在直接 new 對(duì)象并調(diào)用對(duì)象方法和訪問(wèn)屬性時(shí)盒件，編譯器會(huì)在編譯期提前檢查可訪問(wèn)性，如果嘗試進(jìn)行不正確的訪問(wèn)舱禽，IDE會(huì)提前提示錯(cuò)誤炒刁，例如參數(shù)傳遞類(lèi)型不匹配，非法訪問(wèn) private 屬性和方法誊稚。

而在利用反射操作對(duì)象時(shí)翔始，編譯器無(wú)法提前得知對(duì)象的類(lèi)型，訪問(wèn)是否合法里伯，參數(shù)傳遞類(lèi)型是否匹配城瞎。只有在程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用反射的代碼時(shí)才會(huì)從頭開(kāi)始檢查、調(diào)用疾瓮、返回結(jié)果脖镀，JVM也無(wú)法對(duì)反射的代碼進(jìn)行優(yōu)化。

雖然反射具有性能損耗的特點(diǎn)爷贫，但是我們不能一概而論认然，產(chǎn)生了使用反射就會(huì)性能下降的思想，反射的慢漫萄，需要同時(shí)調(diào)用上100W次才可能體現(xiàn)出來(lái)卷员，在幾次、幾十次的調(diào)用腾务，并不能體現(xiàn)反射的性能低下毕骡。所以不要一味地戴有色眼鏡看反射，在單次調(diào)用反射的過(guò)程中，性能損耗可以忽略不計(jì)未巫。如果程序的性能要求很高窿撬，那么盡量不要使用反射。

反射基礎(chǔ)篇文末總結(jié)

• 反射的思想：反射就像是一面鏡子一樣叙凡，在運(yùn)行時(shí)才看到自己是誰(shuí)劈伴，可獲取到自己的信息，甚至實(shí)例化對(duì)象握爷。
• 反射的作用：在運(yùn)行時(shí)才確定實(shí)例化對(duì)象跛璧，使程序更加健壯，面對(duì)需求變更時(shí)新啼，可以最大程度地做到不修改程序源碼應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)景追城，實(shí)例化不同類(lèi)型的對(duì)象。
• 反射的應(yīng)用場(chǎng)景常見(jiàn)的有3個(gè)：Spring的 IOC 容器燥撞，反射+工廠模式 使工廠類(lèi)更穩(wěn)定座柱，JDBC連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)加載驅(qū)動(dòng)類(lèi)
• 反射的3個(gè)特點(diǎn)：增加程序的靈活性、破壞類(lèi)的封裝性以及性能損耗

作者：程序員cxuan
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