Java最强大的技术之一：反射

行百里er

发布于 2020-12-02 15:09:45

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发布于 2020-12-02 15:09:45

文章被收录于专栏：JavaJourney

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

类的加载过程

要想解剖一个类，必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法。所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。

那么一个class文件（.java文件编译后）在我们的硬盘上，是怎么被加载到内存中的呢？

class进入内存分三步走：

Loading就是把一个class文件装到内存中，它本来是class文件上一个个的二进制，一个个字节，通过Loading把它放到内存。

Linking

Linking的过程又分为：

verification：校验装到内存的class文件是否符合class文件的标准，加入装进来的文件不是“CA FE BA BE”这样的，不符合class文件标准，直接被拒。

class二进制文件

preparation：把class文件静态变量赋默认值，不是赋初始值。比如static int i = 8，在该步骤只是把i赋了默认值0。
resolution：把class文件常量池里面用到的符号引用，把它转成直接内存地址，可以访问到的内容。

Initializing

Initializing这一步就是将静态变量赋初始值，比如上面的static int i = 8，在这一步才赋初始值8.

Class类

public final class Class<T>
extends Object
implements Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement

类class的实例表示运行中的Java应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组也属于一个类，这个类反映为一个类对象，由具有相同元素类型和维数的所有数组共享。原始Java类型(布尔型、字节型、char型、short型、int型、long型、float型和double型)和关键字void也被表示为类对象。

Class类没有公共构造函数。相反，类对象由Java虚拟机在装入类时自动构造，并通过调用类装入器中的defineClass方法来构造。

获取Class类的三种方式

对象.getClass()

通过对象的getClass()方法获取Class类，说明对象已经创建好了，其实已经有Class类了。

类.class

这种方式获取Class类，需要提前知道类的名称，也就是项目中已经导入了相应的包，依赖性强。

Class.forName()

只需要传入一个类的完全限定名即可。

推荐使用 Class.forName() 的方式获取Class类。

反射常用到的Class类API

获取类的构造方法

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
                              throws NoSuchMethodException,
                                     SecurityException

public Constructor<?>[] getConstructors()
                                 throws SecurityException

获取类的成员变量

public Field getField(String name)
               throws NoSuchFieldException,
                      SecurityException

public Field[] getFields()
                  throws SecurityException

获取类的成员方法

public Method getMethod(String name,
                        Class<?>... parameterTypes)
                 throws NoSuchMethodException,
                        SecurityException

public Method getMethod(String name,
                        Class<?>... parameterTypes)
                 throws NoSuchMethodException,
                        SecurityException

举个栗子

定义一个实体类：

public class User {
    private Integer id;
    private String userName;
    private String phoneNumber;

    public User() {
    }

    public User(Integer id, String userName, String phoneNumber) {
        this.id = id;
        this.userName = userName;
        this.phoneNumber = phoneNumber;
    }
    
    public void myDefine() {
        System.out.println("xxx");
    }
}

通过反射获得User类的相关信息：

public class CreateObjectTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //对象.getClass()
//        User user = new User();
//        Class clazz = user.getClass();
//        System.out.println(clazz.getPackage());
//        System.out.println(clazz.getName());
//        System.out.println(clazz.getCanonicalName());
//        System.out.println(clazz.getSimpleName());
        //类.class
//        Class clazz = User.class;
        //Class.forName
        Class clazz = Class.forName("com.traveler100.javabase.reflect.CreateObjectTest");
        System.out.println("getConstructors:");
        Arrays.stream(clazz.getConstructors()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
        System.out.println("getFields:");
        Arrays.stream(clazz.getFields()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
        System.out.println("getMethods:");
        Arrays.stream(clazz.getMethods()).iterator().forEachRemaining(System.out::println);
    }
}

运行结果：

反射常用API

反射在Spring中的应用

反射在众多框架中都有普遍的应用。比如Spring IOC容器帮我们实例化众多的bean：

Spring配置文件

<bean id="pony" class="com.traveler100.dp.proxy.springaop.Pony"></bean>

使用的时候直接这样就能拿到定义的类了：

ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("app_aop.xml");
Pony pony = (Pony) ctx.getBean("pony");

那么是怎么做到的呢？就是通过反射。

Spring通过配置文件实例化对象，并将其放到容器的过程大概就是：

//伪代码
//1.解析<bean .../>元素的id属性得到该字符串值为“pony”  
String idStr = "pony";  
//解析<bean .../>元素的class属性得到该字符串值为“com.traveler100.dp.proxy.springaop.Pony”  
String classStr = "com.traveler100.dp.proxy.springaop.Pony";  
//利用反射机制，通过classStr获取Class类对象  
Class<?> cls = Class.forName(classStr);  
//实例化对象  
Object obj = cls.newInstance();  
//放到Spring容器  
Map<String, Object> container = new HashMap<>();
container.put(idStr, obj);

小结

多看一下Class类的API，诸多框架都用到了反射机制，而反射离不开调用这些基本的API。

JavaSE 8 API官网：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html