吊打面试官系列：说说反射的用途及实现？

港控/mmm° 2022-12-24 11:53 64阅读 0赞

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## 反射是什么？ ##

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反射是Java程序开发语言的特征之一，它允许动态地发现和绑定类、方法、字段，以及所有其他的由于有所产生的的元素。通过反射，能够在需要时完成创建实例、调用方法和访问字段的工作。

## 反射机制主要提供功能 ##

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*  在运行时判断任意一个对象所属的类
 *  在运行时构造任意一个类的对象
 *  在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
 *  在运行时调用任意一个对象的方法，通过反射甚至可以调用到private修饰的方法
 *  生成动态代理

## 反射在牛逼框架中的使用 ##

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*  Spring 框架的 `IOC` 基于反射创建对象和设置依赖属性。
 *  `Spring MVC` 的请求调用对应方法，也是通过反射。
 *  `JDBC` 的 `Class#forName(String className)` 方法，也是使用反射。

## 反射中，Class.forName 和 ClassLoader 区别？ ##

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这两者，都可用来对类进行加载。差别在于：

*  `Class#forName(…)` 方法，除了将类的 `.class` 文件加载到JVM 中之外，还会对类进行解释，执行类中的 `static` 块。
 *  `ClassLoader` 只干一件事情，就是将 `.class` 文件加载到 JVM 中，不会执行 `static` 中的内容，只有在 `newInstance` 才会去执行 `static` 块。

## 反射的常用类 ##

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Java中反射相关的类大部分都在rt.jar下`java.lang.reflect`中，其实需要的类并不多，主要有以下几个：

`java.lang.Class`

Class类的实例表示正在运行的Java类和接口。

`java.lang.reflect.Field`

提供有关类或者接口的属性信息，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。有点绕，慢慢体会吧。

`java.lang.reflect.Constructor`

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，Filed类封装类反射类的属性，而Constructor类则封装类反射类的构造方法。

`java.lang.reflect.Method`

提供关于类和接口上单个方法的信息。所反映的方法可能是类方法或者实例方法（包括抽象方法）。这个类不难理解，他的作用就是用来封装反射类方法的一个类。

`java.lang.reflect.Modifier`

提供了用于解码类和成员访问修饰符的静态方法和常量。修饰符集合被表示为具有表示不同修饰符的不同位位置的整数。

`java.lang.reflect.Array`

提供了动态创解决数组和访问数组的静态方法，该类中的所有方法都是静态方法。

## 反射的优缺点 ##

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#### 优点 ####

*  可以在程序运行的过程中，操作这些对象。
 *  可以解耦，提高程序的可扩展性。

#### 缺点 ####

*  因为是JVM操作，所以对于性能来说会有所下降。
 *  容易对程序源码造成一定的混乱。

## 探索 Class ##

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java文件编译后变成class文件，class文件被类加载器加载到内存中，并且JVM根据其字节数组创建了对应的Class对象。

Class类是Java反射的起源，针对任何一个我们想使用的类，只有先为它产生一个Class对象，接下来就可以通过Class对象获取其他的信息。

JVM为每个类管理着一个独一无二的Class对象，当我们需要创建每个类的对象时，JVM会检查所要加载的类对应的Class对象是否已经存在。不存在，则JVM会根据类加载机制加载并创建对应的Class对象，最后使用Class对象创建出我们通常使用的实例对象。

#### 获取Class类的三种方式 ####

1.调用Object类的`getClass()`方法获得Class对象。

2.使用Class类的`forName("com.tian.XXX")`静态方法获取与字符串对应的对象(类或接口的全限定名)。

3.使用.class获取该类性的Class对象。

#### Class常用方法 ####

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方法非常之多。

##### 获取类信息 #####

了解了Java反射的详细细节之后，我们可以使用反射机制来获取类中的信息。

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##### 创建对象 #####

###### 使用无参构造方法创建对象 ######

比如说下面这段代码：

Class clazz = Class.forName("java.lang.String");
    String str = (String)clazz.newInstance();

这里需要注意，这个类必须是有无参构造方法，不然这种方式会报错的。

###### 使用有参构造方法 ######

可以使用三个步骤来完成：

1.获取指定类对应的Class对象

2.通过Class对象获取满足指定参数类型要求的构造方法类对象

3.调用指定的Constructor对应的`newInstance`方法，传入对应的参数值，创建出我们想要的实例对象。

Class clazz = Class.forName("java.lang.String");
    Constructor constructor = clas.getConstructor(String.class);
    String str = (String)constructor.newInstance("hello world");

这样就创建了一个String对象实例。

##### 调用方法 #####

前面已经聊过Method这个类，我们可以通过Method类中的invoke方法动态调用器方法。

public final class Method extends Executable {
        public Object invoke(Object obj, Object... args){
        //....
        }
    }

这个方法的第一个参数是一个对象类型，表示要在指定的这个对象上调用这个方法(方法名称)。第二个参数是可变参数，用来给这个方法传递参数值；

invoke方法里返回的值用来表示动态调用指定方法后的返回值。如果调用私有的方法，先调用`setAccessible(true)`来曲线Java语言堆笨方法的访问检查，然后再调用invoke方法来真正执行这个私有方法。

##### 访问成员变量的值 #####

使用反射可以获取类的成员变量的对象代表，成员变量的对象代表是

`java.lang.reflect.Field`类的实例，可以使用他的`getXyy()`方法来获取指定对象上的值，也可以使用`setXyy()`方法来动态修改指定对象上的值，其中`xyy`是成员变量。

比如说：`setAge(22);`其中age就是成员变量。

##### 操作数组 #####

数组也是一个度一项，可以通过反射来查看数组的各个属性的信息，比如

ingt [] intArr=new Int[10];
    Sysytem.out.prinlt("数组类型："+intArr.getClass.getComponentType().getName());
    
    Object obj=Array.newInstance(int.class, 10);
    //维数组赋值
    for(int i=0;i<10;i++){
        Array.setInt(obj,i,i);
    }
    for(int i = 0;i<10;i++){
        System.out.print("第"+i+"好元素为"+Array.getInt(obj,i));
    }

#### 反射与动态代理 ####

代理模式是Java中使用频率相当高的设计模式之一，尤其是在牛逼的框架中，Spring，Mybatis，Dubbo等框架中。

其中反射就是一个很好的应用。

静态代理模式我们就没有必要提他了，相当于一个业务需要代理，你就得给他搞一个代理类。全是手动搞出来的。

动态代理的原理就是，在程序运行时候根据需要动态地创建目标类的代理对象，典型应用场景：

*  JDK动态代理
 *  CGlib动态代理

关于动态代理，后面有专门的文章分析。

到此我们的反射相关的意见讲完了。具体还是建议自己下去手动敲敲代码，体会一下，便于更深刻的理解。

## 总结 ##

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面试被问到，建议回答以下几个方面的内容：

1.反射是什么

2.提供了什么功能

3.常用类有哪些

4.优缺点是什么

5.其他框架中国的应用（动态代理）

推荐阅读：

[《程序员面试金典》.pdf][.pdf]

[《分布式Java应用基础与实践》.pdf][Java_.pdf]

[《Java并发编程的艺术》.pdf][Java_.pdf 1]

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