【JAVA基础】反射机制

比眉伴天荒 2022-06-03 09:05 189阅读 0赞

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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制

### 一、什么是java反射 ###

反射使程序代码能够接入装载到JVM中的类的内部信息，允许在编写与执行时，而不是源代码中选定的类协作的代码，是以开发效率换运行效率的一种手段。这使反射称为构建灵活应用的主要工具。

反射的作用：  
1、调用一些私有方法，实现黑科技。比如双卡短信发送、设置状态栏颜色、自动挂电话等。  
2、实现序列化与反序列化，比如PO的ORM，Json解析等  
3、实现跨平台兼容，比如jdk中的SocketImpl的实现  
4、通过xml或注解，实现依赖注入，注解处理，动态代理，单元测试等功能。比如Retrofit、Spring或者Dagger

### 二、class类 ###

1、class是一个描述类的类（也就是描述类本身），封装了描述方法的Method，描述字段的Field，描述构造类的Constructor等属性  
2、对象照镜子后（反射）可以得到的信息：某个类的数据成员名、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。  
3、对于每个类而言。jre都为其保留一个不变的class类型的对象。一个class对象包含了特定某个类的有关信息  
4、class对象只能由系统建立对象  
5、一个类在jvm中只会有一个class实例

##### **反射机制获取类的三种方法** #####

1、通过类名  
2、通过getClass()  
3、通过全类名获取

/** * 反射机制获取类有三种方法 */  
    @Test  
    public void testGetClass() throws ClassNotFoundException {  
        Class clazz = null;  
    
        //1 直接通过类名.Class的方式得到 
        clazz = Person.class;  
        System.out.println("通过类名: " + clazz);  
    
        //2 通过对象的getClass()方法获取,这个使用的少（一般是传的是Object，不知道是什么类型的时候才用） 
        Object obj = new Person();  
        clazz = obj.getClass();  
        System.out.println("通过getClass(): " + clazz);  
    
        //3 通过全类名获取，用的比较多，但可能抛出ClassNotFoundException异常 
        clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
        System.out.println("通过全类名获取: " + clazz);  
    }

##### **利用newInstance创建对象：调用的类必须有无参的构造器** #####

无参构造器：Person\{name=’null’,age=0\}

/** * Class类的newInstance()方法，创建类的一个对象。 */  
    @Test  
    public void testNewInstance()  
            throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {  
    
        Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
    
        //使用Class类的newInstance()方法创建类的一个对象 
        //实际调用的类的那个 无参数的构造器（这就是为什么写的类的时候，要写一个无参数的构造器，就是给反射用的） 
        //一般的，一个类若声明了带参数的构造器，也要声明一个无参数的构造器 
        Object obj = clazz.newInstance();  
        System.out.println(obj);  
    }

#### 三、ClassLoader类加载器 ####

类加载器是用来把类装载进jvm的。jvm规范定义了两种类型的类装载器：启动类家载器和用户自定义加载器。jvm在运行时会产生3个类加载器组成的初始化加载器层次结构，如下图所示：  
![类加载器][SouthEast]  
类加载器详解：[http://blog.csdn.net/ochangwen/article/details/51473120][http_blog.csdn.net_ochangwen_article_details_51473120]

/** * ClassLoader类装载器 */  
    @Test  
    public void testClassLoader1() throws ClassNotFoundException, IOException {  
        //1、获取一个系统的类加载器 
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();  
        System.out.println("系统的类加载器-->" + classLoader);  
    
        //2、获取系统类加载器的父类加载器(扩展类加载器（extensions classLoader）) 
        classLoader = classLoader.getParent();  
        System.out.println("扩展类加载器-->" + classLoader);  
    
        //3、获取扩展类加载器的父类加载器 
        //输出为Null,无法被Java程序直接引用 
        classLoader = classLoader.getParent();  
        System.out.println("启动类加载器-->" + classLoader);  
    
        // 
    
        //4、测试当前类由哪个类加载器进行加载 ,结果就是系统的类加载器 
        classLoader = Class.forName("com.java.reflection.Person").getClassLoader();  
        System.out.println("当前类由哪个类加载器进行加载-->"+classLoader);  
    
        //5、测试JDK提供的Object类由哪个类加载器负责加载的 
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();  
        System.out.println("JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->" + classLoader);  
    }

#### 四、反射在native的实现 ####

反射在java中可以直接调用，不过最终调用的认识native方法，以下为主流反射操作的实现  
**1、Class.forName**  
Class.forName可以通过寻找Class对象，比如Class.forName(“java.lang.String”)。  
在JDK的源码实现中，可以发现最终调用的是native方法forName0()，它在JVM中调用的实际是findClassFromClassLoader()，原理与ClassLoader的流程一样。  
**2、getDeclareFields的实现**  
在jdk源码中，可以知道class.getDeclaredFields()方法实际调用的是native方法getDeclaredFields0()，它在JVM主要实现步骤如下：  
（1）根据class结构体信息，获取field\_count与fields\[\]字段，这个字段早已在load过程中被放入了  
（2）根据field\_count的大小分配内存、创建数组  
（3）将数组进行forEach循环，通过fields\[\]中的信息依次创建Object对象  
（4）返回数组指针  
**3、Method.invoke的实现**  
以下为无同步、无异常的情况下调用的步骤：  
（1）创建Frame  
（2）如果对象flag为native，交给native\_handler进行处理  
（3）在frame中执行java代码  
（4）弹出Frame  
（5）返回执行结果的指针  
**4、class.newInstance的实现**  
（1）检测权限、预分配空间大小等参数  
（2）创建Object对象，并分配空间  
（3）通过Method.invoke调用构造函数(())  
（4）返回Object指针

[SouthEast]: /images/20220603/70a7846b7ced4d89b03980695311b127.png
[http_blog.csdn.net_ochangwen_article_details_51473120]: http://blog.csdn.net/ochangwen/article/details/51473120