不惑JAVA之JAVA基础 - 反射

反射是什么

反射机制简单理解就是指程序在运行的时候能够获取或修改自身信息。如果知道一个类的名称/或者它的一个实例对象， 就能把这个类的所有方法和变量的信息(方法名，变量名，方法，修饰符，类型，方法参数等等所有信息)找出来。如果明确知道这个类里的某个方法名+参数个数 类型，还能通过传递参数来运行那个类里的那个方法，这就是反射。

原理概述

先介绍运行时类型识别。运行时类型识别(Run-time Type Identification, RTTI)主要有两种方式，一种是我们在编译时和运行时已经知道了所有的类型，另外一种是功能强大的“反射”机制。

要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的，这项工作是由“Class对象”完成的，它包含了与类有关的信息。类是程序的重要组成部分，每个类都有一个Class对象，每当编写并编译了一个新类就会产生一个Class对象，它被保存在一个同名的.class文件中。在运行时，当我们想生成这个类的对象时，运行这个程序的Java虚拟机(JVM)会确认这个类的Class对象是否已经加载，如果尚未加载，JVM就会根据类名查找.class文件，并将其载入，一旦这个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。一般的RTTI形式包括三种：

传统的类型转换。如“(Apple)Fruit”，由RTTI确保类型转换的正确性，如果执行了一个错误的类型转换，就会抛出一个ClassCastException异常。

通过Class对象来获取对象的类型。如 Class c = Class.forName(“Apple”); Object o = c.newInstance();

通过关键字instanceof或Class.isInstance()方法来确定对象是否属于某个特定类型的实例，准确的说，应该是instanceof

/ Class.isInstance()可以用来确定对象是否属于某个特定类及其所有基类的实例，这和equals() /

==不一样，它们用来比较两个对象是否属于同一个类的实例，没有考虑继承关系。

Class支持反射，java.lang.reflect中包含了Field/Method/Constructor类，每个类都实现了Member接口。这些类型的对象都是由JVM在运行时创建的，用来表示未知类里对应的成员。

可以用Constructor类创建新的对象，用get()和set()方法读取和修改与Field对象关联的字段；

用invoke()方法调用与Method对象关联的方法；

可以调用getFields()、getMethods()、getConstructors()等方法来返回表示字段、方法以及构造器的对象数组。

这样，未知的对象的类信息在运行时就能被完全确定下来，而在编译时不需要知道任何信息。

优缺点

优点就是可以实现动态创建对象和编译

缺点是对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。

Class.forName详解

主要功能

Class.forName(xxx.xx.xx)返回的是一个类

Class.forName(xxx.xx.xx)的作用是要求JVM查找并加载指定的类，

也就是说JVM会执行该类的静态代码段

Class.forName(classname)方法,实际上是调用了Class类中的 Class.forName(classname, true, currentLoader)方法。

参数：

name - 所需类的完全限定名；

initialize - 是否必须初始化类；

loader - 用于加载类的类加载器。

currentLoader则是通过调用ClassLoader.getCallerClassLoader()获取当前类加载器的。类要想使用，必须用类加载器加载，所以需要加载器。反射机制，不是每次都去重新反射，而是提供了cache，每次都会需要类加载器去自己的cache中查找，如果可以查到，则直接返回该类。

new() 和 Class.forName() 区别

其实上面已经说到一些了，这里来做个总结：

首先，newInstance( )是一个方法，而new是一个关键字；

其次，Class下的newInstance()的使用有局限，因为它生成对象只能调用无参的构造函数，而使用 new关键字生成对象没有这个限制。

简言之：

newInstance(): 弱类型,低效率,只能调用无参构造。

new: 强类型,相对高效,能调用任何public构造。

Class.forName(“”)返回的是类。

Class.forName(“”).newInstance()返回的是object 。

但是使用newInstance时候，就必须保证：1、这个类已经加载；2、这个类已经连接了。而完成上面两个步骤的正是class的静态方法forName（）方法，这个静态方法调用了启动类加载器（就是加载javaAPI的那个加载器）

常用方法使用

Java类反射中所必须的类：

Java的类反射所需要的类并不多，它们分别是：Field、Constructor、Method、Class、Object，下面我将对这些类做一个简单的说明。

Field类：提供有关类或接口的属性的信息，以及对它的动态访问权限。反射的字段可能是一个类（静态）属性或实例属性，简单的理解可以把它看成一个封装反射类的属性的类。

Constructor类：提供关于类的单个构造方法的信息以及对它的访问权限。这个类和Field类不同，Field类封装了反射类的属性，而Constructor类则封装了反射类的构造方法。

Method类：提供关于类或接口上单独某个方法的信息。所反映的方法可能是类方法或实例方法（包括抽象方法）。

这个类不难理解，它是用来封装反射类方法的一个类。

Class类：类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class

对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。

Object类：每个类都使用 Object 作为超类。所有对象（包括数组）都实现这个类的方法。

实例代码：

import java.lang.reflect.Method;

public class InvokeTester {
public InvokeTester() {
}

String str;

public InvokeTester(String str) {
this.str = str;
}

public int add(int param1, int param2) {
return param1 + param2;
}

public String echo(String msg) {
return "echo: " + msg;
}

public String getStr() {
return "one param ctor" + str;
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
//直接获取类
//Class<?> classType = InvokeTester.class;
//通过完整的类型路径获取类
Class<?> classType = Class.forName("reflect.invokeTester.InvokeTester");
//使用newInstance创建对象
// Object invokeTester = classType.newInstance();
//使用默认构造函数获取对象
Object invokeTester = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
//获取InvokeTester类的add()方法
Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[]{int.class, int.class});
//调用invokeTester对象上的add()方法
Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100), new Integer(200)});
System.out.println((Integer) result);
//获取InvokeTester类的echo()方法
Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[]{String.class});
//调用invokeTester对象的echo()方法
result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"Hello"});
System.out.println((String) result);
//创建有参构造函数的类对象
Object invokeTester1 = classType.getConstructor(new Class[]{String.class}).newInstance(new Object[]{new String("测试一个带参数的构造调用")});
//获取方法方式相同
Method getStrMethod = classType.getMethod("getStr");
Object str = getStrMethod.invoke(invokeTester1);
System.out.println(str);
}
}

简单介绍一下Methed方法

Method addMethod = classType.getMethod(“add”, new Class[]{int.class,

int.class}); ：通过methodName和参数的argsClass（方法中的参数类型集合）数组得到要执行的Method。

Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100), new Integer(200)});执行该Method.invoke方法的参数是执行这个方法的对象owner，和参数数组args，可以这么理解：owner对象中带有参数args的method方法。返回值是Object，也既是该方法的返回值。

参考信息：

Java反射机制的原理与简单使用

Class.forName()用法详解

学习：java原理—反射机制