我第一次聽說反射這個概念是在《Java編程思想》中看到的，說起這書我有些憂傷愧薛，當(dāng)時自學(xué)Java，沒有前輩指導(dǎo)衫画，自己摸著石子過河毫炉，隨便網(wǎng)上搜一下入門書籍，竟然清一色的推薦《Java編程思想》（當(dāng)時大概2016年初削罩，也許只是我當(dāng)時知識辨別能力比較低的原因）欣舵，現(xiàn)在看來荆永，該書確實不適合入門憋他，比較適合有一定開發(fā)經(jīng)驗的開發(fā)者。有點(diǎn)扯遠(yuǎn)了愿阐，拉回來，拉回來趾疚。

1 RTTI和反射

在《Java編程思想》中提到反射的時候缨历，作者將其看做是Java的RTTI，RTTI即Run Time Type Infomation（運(yùn)行時類型信息）糙麦，但實際上RTTI可是說是特指C++的RTTI辛孵，Java是沒有這個概念的，也許只是作者考慮到C++讀者比較多的原因吧赡磅。

1.1 RTTI

RTTI是C++語言的核心機(jī)制魄缚，它允許程序在運(yùn)行時動態(tài)的決定各個對象的類型，例如經(jīng)常使用到的dynamic_cast焚廊，該語法可以將某個對象在運(yùn)行時動態(tài)的轉(zhuǎn)換成其他任意類型冶匹，但之后是否會發(fā)生錯誤，就不歸它管了咆瘟。

1.2 反射

反射也不是Java語言獨(dú)有的概念嚼隘，而是計算機(jī)科學(xué)的通用概念，在維基百科上有如下解釋：

在計算機(jī)科學(xué)中搞疗，反射是指計算機(jī)程序在運(yùn)行時（Run time）可以訪問嗓蘑、檢測和修改它本身狀態(tài)或行為的一種能力。用比喻來說匿乃，反射就是程序在運(yùn)行的時候能夠“觀察”并且修改自己的行為桩皿。

要注意術(shù)語“反射”和“內(nèi)省“type introspection）的關(guān)系。內(nèi)蚀闭ā（或稱“自省”）機(jī)制僅指程序在運(yùn)行時對自身信息（稱為元數(shù)據(jù)）的檢測泄隔；反射機(jī)制不僅包括要能在運(yùn)行時對程序自身信息進(jìn)行檢測，還要求程序能進(jìn)一步根據(jù)這些信息改變程序狀態(tài)或結(jié)構(gòu)宛徊。

從上面描述來看佛嬉，反射和RTTI確實很像，但我更傾向于將RTTI認(rèn)為是反射的子集闸天，反射包含的范圍應(yīng)該更廣暖呕，不僅可以動態(tài)的轉(zhuǎn)換類型，還可以在運(yùn)行時對對象的行為（方法）苞氮，狀態(tài)（字段）做訪問湾揽、修改等操作。

之所以要談到RTTI，是因為如果僅僅通過《Java編程思想》了解反射库物，可能會對作者的意思理解不深刻霸旗，會認(rèn)為反射等同于C++ 的RTTI。（我當(dāng)初就是這樣）

2 Java反射

具體到Java中的反射戚揭，可以這樣解釋：Java反射機(jī)制讓我們可以在運(yùn)行時訪問任何一個類的元信息诱告，包括其接口，父類民晒，字段精居，方法等。JDK還提供了API讓我們可以方便使用反射機(jī)制镀虐，這些API都在java.lang.reflect包下箱蟆，這些API包括Method，F(xiàn)ield刮便，Array等空猜。不夸張的說，熟悉反射真的可以在Java世界里“為所欲為”恨旱，很多框架非常依賴反射技術(shù)辈毯，例如Spring，MyBaties等搜贤，Spring會在運(yùn)行時獲取類谆沃、方法、字段上的注解信息仪芒，然后對其做對應(yīng)的處理唁影。

2.1 類對象

類對象即Class對象，所有的類都有一個Class對象引用掂名，該引用指向方法區(qū)中對應(yīng)類的類信息据沈，該引用在虛擬機(jī)規(guī)范中是有規(guī)定的，所以無論哪種虛擬機(jī)實現(xiàn)都一定會有這么一個Class對象引用饺蔑，甚至基本類型都會有锌介。例如：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        //直接使用類型名.class的方式獲取
        Class<?> intClass = int.class;
        Class<?> userClass = User.class;
        User user = new User();
        //使用對象引用.getClass()的方式獲取
        Class<?> userClass2 = user.getClass();
        //對于基本類型，名字就是類型名猾警，例如int類型的name就是int
        System.out.println(intClass.getName());
        //對于類來說孔祸，名字是全限定類名
        System.out.println(userClass.getName());
        System.out.println(userClass2.getName());

        //simpleName是將包的信息略掉，只有類名
        System.out.println(userClass.getSimpleName());
    }
}

上面代碼用兩種方式獲取類對象发皿，一種是直接使用類型名.class崔慧，一種是使用對象引用調(diào)用getClass()方法，基本類型只能使用第一種方法穴墅，引用類型兩種方法都可以使用惶室，拿到類對象的引用之后就可以“為所欲為”了匣屡！可以獲取到該類有幾個方法，分別是什么方法拇涤，其方法簽名是怎樣的等等信息，下面的代碼演示了反射的簡單使用：

2.2 對字段進(jìn)行操作

Field類有各種對字段進(jìn)行操作的API誉结，而獲取Field對象則需要先獲取類對象鹅士，然后通過調(diào)用getDeclaredFields()或者getFields()來獲取Field數(shù)組，其中g(shù)etDeclaredFields()方法會包括私有字段惩坑，而getFields()不包括掉盅，還可以通過調(diào)用getField(String)或者getDeclaredField(String)方法來獲取指定名字的字段，如果找不到就會拋出NoSuchFieldException異常以舒。下面的代碼演示了如何操作字段：

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        User user = new User();
        Class<?> userClass = user.getClass();

        //獲取字段
        Field[] fields = userClass.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("field Type is " + field.getType().getName() + " ---- field name is " + field.getName());
        }
        System.out.println("before set field value : " + user.getId());
        Field field = userClass.getDeclaredField("id");
        field.setAccessible(true);
        field.set(user, 314L);
        System.out.println("after set filed value : " + user.getId());
    }
}

代碼中先獲取了字段數(shù)組趾痘，該數(shù)組包含了該類聲明的所有字段，通過Field對象蔓钟，我們可以獲取對象名字永票，類型，甚至該字段在某個對象中的值滥沫。之后通過getDeclaredField("id")獲取了名為id的的字段侣集，并設(shè)置其可訪問性為true，如果該字段是私有字段兰绣，不設(shè)置訪問性為true的話世分，將無法訪問該字段，緊接著使用set方法設(shè)置該字段的值缀辩，set方法有兩個參數(shù)臭埋，第一個參數(shù)是要作用的對象實例，第二個參數(shù)是字段的值臀玄，下面是該程序運(yùn)行的結(jié)果：

field Type is java.lang.Long ---- field name is id
field Type is java.lang.String ---- field name is username
field Type is java.lang.String ---- field name is password
before set field value : null
after set filed value : 314

除此之外瓢阴，還可以獲取字段的注解、其父類等信息镐牺，Spring 框架的IOC容器有自動裝配的功能炫掐，可以自動對字段進(jìn)行賦值，該功能的實現(xiàn)原理就是依賴反射睬涧，運(yùn)行時獲取字段的類型信息募胃，注解信息（用來判斷是否要進(jìn)行自動裝配），然后在容器中查找該類的實例畦浓，查到就直接對其賦值痹束，查不到就拋出異常。

2.3 對方法進(jìn)行操作

Method類也有很多對方法進(jìn)行操作的API讶请，不過大多數(shù)都是獲取方法的信息祷嘶，例如方法的返回值屎媳，參數(shù)列表，參數(shù)個數(shù)论巍，方法名等烛谊，幾乎沒有修改方法的API。其API的命名和Filed的極為相似嘉汰，可以說是用的同一種命名模式丹禀。下面的代碼演示了如何對方法進(jìn)行操作：

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        User user = new User();
        Class<?> userClass = user.getClass();

        //獲取方法
        Method[] methods = userClass.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("method return type is " + method.getReturnType());
            System.out.println("method name is " + method.getName());
            System.out.println("method params count " + method.getParameterCount());
            Parameter[] parameters = method.getParameters();
            for (Parameter parameter : parameters) {
                System.out.println("param type is " + parameter.getType());
                System.out.println("param name is " + parameter.getName());
            }
            System.out.println("----------------------------------------");
        }
        Method testMethod1 = userClass.getMethod("testMethod1", int.class, int.class);
        testMethod1.setAccessible(true);
        testMethod1.invoke(user, 1,1);  //調(diào)用該方法

    }
}

和Filed一樣，先通過getDeclaredMethods()獲取所有方法鞋怀，每個方法都是一個Method對象實例双泪，這只是JDK API對其進(jìn)行的抽象，實際上在虛擬機(jī)中并沒有那么簡單密似，然后通過各種API來獲取信息焙矛，在代碼中獲取了方法的返回值，名字残腌，參數(shù)各種以及其參數(shù)列表村斟，同時遍歷了其參數(shù)列表。最后通過getMethod()指定相關(guān)參數(shù)獲取了指定的方法對象實例抛猫，getMethod()的第一個參數(shù)是方法名邓梅，第二個參數(shù)是幾個可變參數(shù)，表示參數(shù)的類對象邑滨，我定義的testMethod1只有兩個int參數(shù)日缨，所以這里傳入了兩個int.class對象，如果沒有找到對應(yīng)的方法掖看，就拋出NoSuchMethodException異常匣距。

隨后將其設(shè)置成可訪問的，并使用invoke調(diào)用該方法哎壳，invoke的第一個參數(shù)是要作用的對象實例毅待，第二個參數(shù)也是一個可變參數(shù)，需要傳入的是參數(shù)的值归榕。最后將程序運(yùn)行尸红，大致可以看到如下輸出：

....
method type is void
method name is setPassword
method params count 1
param type is class java.lang.String
param name is arg0
----------------------------------------
method type is void
method name is testMethod1
method params count 2
param type is int
param name is arg0
param type is int
param name is arg1
----------------------------------------
....

其實還有更多，我這里只是截取了部分刹泄。輸出大部分內(nèi)容符合我們預(yù)期外里，但參數(shù)名輸出的東西是什么鬼？arg0特石、arg1是個什么東西盅蝗？

我們一直在說反射是運(yùn)行時的一種機(jī)制，即操作的對象是編譯后的字節(jié)碼姆蘸，java8之前方法的參數(shù)名在編譯之后會被類似arg0墩莫，arg1代替芙委，java8之后提供了一個-parameters 編譯選項，該選擇默認(rèn)是關(guān)閉的狂秦，指定之后才會打開灌侣，打開情況下，編譯后的字節(jié)碼就會使用源碼的參數(shù)名稱了裂问。那在此之前顶瞳，有什么辦法運(yùn)行時獲取字段名稱呢？答案是使用ASM等字節(jié)碼技術(shù)愕秫，關(guān)于該技術(shù)的使用，本文不會涉及焰络，有興趣的朋友可以到網(wǎng)上搜索相關(guān)資料戴甩。

3 小結(jié)

反射也是一項博大精深的技術(shù)，本文僅僅是簡單的介紹了反射的簡單使用闪彼，關(guān)于其更多的使用其實和操作字段甜孤、方法差不多，一通百通即可畏腕，實在不行再看看JDK文檔就肯定會了缴川。關(guān)于其原理，本文沒涉及描馅，原因是如果讀者對虛擬機(jī)有一定了解的話把夸，不難猜到其原理，其實這些什么字段铭污、方法恋日、注解、接口等信息在類加載完成之后會被存儲在方法區(qū)里嘹狞，同時還留了一個Class對象的引用用于訪問這些信息岂膳。

很多框架都或多或少的使用到反射，實在是因為反射非常適合做這種“幕后”的事磅网。最后谈截，學(xué)好反射真的可以在Java世界里“為所欲為”。