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要想理解反射的原理，首先要了解什麼是類型信息。Java讓我們在運行時識別對象和類的信息，主要有兩種方式：一種是傳統的RTTI（Run-Time Type Identification)，它假定我們在編譯時已經知道了所有的類型信息；另一種是反射機制，它允許我們在運行時發現和使用類的信息。
使用的前提條件：必須先得到代表的字節碼的Class，Class類用於表示.class文件（字節碼）
一、反射的概述
JAVA反射機制是在運行狀態中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個對象，都能夠調用它的任意一個方法和屬性；這種動態獲取的信息以及動態調用對象的方法的功能稱爲Java語言的反射機制。
要想解剖一個類，必須先要獲取到該類的字節碼文件對象。而解剖使用的就是Class類中的方法。所以先要獲取到每一個字節碼文件對應的Class類型的對象.。
反射就是把Java類中的各種成分映射成一個個的Java對象。
例如：
一個類有：成員變量、方法、構造方法、包等等信息，利用反射技術可以對一個類進行解剖，把各個組成部分映射成一個個對象。
（其實：一個類中這些成員方法、構造方法，在加入類中都有一個類來描述）
如圖是類的正常加載過程：反射的原理在於class對象。
熟悉一下加載的時候：Class對象的由來是將class文件讀入內存，併爲之創建一個Class對象。
類的正常加載過程
二、反射的理解
反射之中包含了一個「反」字，所以想要解釋反射就必須先從「正」開始解釋。
一般情況下，我們使用某個類時必定知道它是什麼類，是用來做什麼的。於是我們直接對這個類進行實例化，之後使用這個類對象進行操作。
如：
Phone phone = new Phone(); //直接初始化，「正射」
phone.setPrice(4);
上面這樣子進行類對象的初始化，我們可以理解爲「正」。
而反射則是一開始並不知道我要初始化的類對象是什麼，自然也無法使用 new 關鍵字來創建對象了。
這時候，我們使用 JDK 提供的反射 API 進行反射調用：
Class clz = Class.forName("com.xxp.reflect.Phone");
Method method = clz.getMethod("setPrice", int.class);
Constructor constructor = clz.getConstructor();
Object object = constructor.newInstance();
method.invoke(object, 4);
上面兩段代碼的執行結果，其實是完全一樣的。但是其思路完全不一樣，第一段代碼在未運行時就已經確定了要運行的類（Phone），而第二段代碼則是在運行時通過字符串值才得知要運行的類（com.xxp.reflect.Phone）。
所以說什麼是反射？反射就是在運行時才知道要操作的類是什麼，並且可以在運行時獲取類的完整構造，並調用對應的方法。
一個簡單的例子：
上面提到的示例程序，其完整的程序代碼如下：
public class Phone {
private int price;
public int getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(int price) {
this.price = price;
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
//正常的調用
Phone phone = new Phone();
phone.setPrice(5000);
System.out.println("Phone Price:" + phone.getPrice());
//使用反射調用
Class clz = Class.forName("com.xxp.api.Phone");
Method setPriceMethod = clz.getMethod("setPrice", int.class);
Constructor phoneConstructor = clz.getConstructor();
Object phoneObj = phoneConstructor.newInstance();
setPriceMethod.invoke(phoneObj, 6000);
Method getPriceMethod = clz.getMethod("getPrice");
System.out.println("Phone Price:" + getPriceMethod.invoke(phoneObj));
}
}
從代碼中可以看到我們使用反射調用了 setPrice 方法，並傳遞了 6000 的值。之後使用反射調用了 getPrice 方法，輸出其價格。上面的代碼整個的輸出結果是：
Phone Price:5000
Phone Price:6000
從這個簡單的例子可以看出，一般情況下我們使用反射獲取一個對象的步驟：
//獲取類的 Class 對象實例
Class clz = Class.forName("com.xxp.api.Phone");
//根據 Class 對象實例獲取 Constructor 對象
Constructor phoneConstructor = clz.getConstructor();
//使用 Constructor 對象的 newInstance 方法獲取反射類對象
Object phoneObj = phoneConstructor.newInstance();
而如果要調用某一個方法，則需要經過下面的步驟：
//獲取方法的 Method 對象
Method setPriceMethod = clz.getMethod("setPrice", int.class);
//利用 invoke 方法調用方法
setPriceMethod.invoke(phoneObj, 6000);
到這裏，我們已經能夠掌握反射的基本使用。但如果要進一步掌握反射，還需要對反射的常用 API 有更深入的理解。
三、反射的常用API
在 JDK 中，反射相關的 API 可以分爲下面幾個方面：獲取反射的 Class 對象、通過反射創建類對象、通過反射獲取類屬性方法及構造器。
反射常用API：
獲取反射中的Class對象
在反射中，要獲取一個類或調用一個類的方法，我們首先需要獲取到該類的 Class 對象。
在 Java API 中，獲取 Class 類對象有三種方法：
-
使用 Class.forName 靜態方法。當知道某類的全路徑名時，可以使用此方法獲取 Class 類對象。用的最多，但可能拋出 ClassNotFoundException 異常。
Class c1 = Class.forName(“java.lang.String”); -
直接通過 類名.class 的方式得到，該方法最爲安全可靠，程序性能更高。這說明任何一個類都有一個隱含的靜態成員變量 class。這種方法只適合在編譯前就知道操作的 Class。
Class c2 = String.class; -
通過對象調用 getClass() 方法來獲取，通常應用在：比如你傳過來一個 Object類型的對象，而我不知道你具體是什麼類，用這種方法。
String str = new String("Hello");
Class c3 = str.getClass();
需要注意的是：一個類在 JVM 中只會有一個 Class 實例，即我們對上面獲取的 c1、c2和c3進行 equals 比較，發現都是true。
通過反射創建類對象
通過反射創建類對象主要有兩種方式：通過 Class 對象的 newInstance() 方法、通過 Constructor 對象的 newInstance() 方法。
-
通過 Class 對象的 newInstance() 方法。
Class clz = Phone.class;
Phone phone = (Phone)clz.newInstance(); -
通過 Constructor 對象的 newInstance() 方法
Class clz = Phone.class;
Constructor constructor = clz.getConstructor();
Phone phone= (Phone)constructor.newInstance();
通過 Constructor 對象創建類對象可以選擇特定構造方法，而通過 Class 對象則只能使用默認的無參數構造方法。下面的代碼就調用了一個有參數的構造方法進行了類對象的初始化。
Class clz = Phone.class;
Constructor constructor = clz.getConstructor(String.class, int.class);
Phone phone = (Phone)constructor.newInstance("華爲",6666);
通過反射獲取類屬性、方法、構造器
我們通過 Class 對象的 getFields() 方法可以獲取 Class 類的屬性，但無法獲取私有屬性。
Class clz = Phone.class;
Field[] fields = clz.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());
}
輸出結果是：
price
而如果使用 Class 對象的 getDeclaredFields() 方法則可以獲取包括私有屬性在內的所有屬性：
Class clz = Phone.class;
Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());
}
輸出結果是：
name
price
與獲取類屬性一樣，當我們去獲取類方法、類構造器時，如果要獲取私有方法或私有構造器，則必須使用有 declared 關鍵字的方法。
附：查閱 API 可以看到 Class 有很多方法：
getName()：獲得類的完整名字。
getFields()：獲得類的public類型的屬性。
getDeclaredFields()：獲得類的所有屬性。包括private 聲明的和繼承類
getMethods()：獲得類的public類型的方法。
getDeclaredMethods()：獲得類的所有方法。包括private 聲明的和繼承類
getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：獲得類的特定方法，name參數指定方法的名字，parameterTypes 參數指定方法的參數類型。
getConstructors()：獲得類的public類型的構造方法。
getConstructor(Class[] parameterTypes)：獲得類的特定構造方法，parameterTypes 參數指定構造方法的參數類型。
newInstance()：通過類的不帶參數的構造方法創建這個類的一個對象。
四、反射源碼解析
當我們懂得了如何使用反射後，今天我們就來看看 JDK 源碼中是如何實現反射的。或許大家平時沒有使用過反射，但是在開發 Web 項目的時候會遇到過下面的異常：
java.lang.NullPointerException
...
sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:369)
可以看到異常堆棧指出了異常在 Method 的第 369 的 invoke 方法中，其實這裏指的 invoke 方法就是我們反射調用方法中的 invoke。
Method method = clz.getMethod("setPrice", int.class);
method.invoke(object, 6); //就是這裏的invoke方法
例如我們經常使用的 Spring 配置中，經常會有相關 Bean 的配置：
<bean class="com.xxp.Phone">
</bean>
當我們在 XML 文件中配置了上面這段配置之後，Spring 便會在啓動的時候利用反射去加載對應的 Phone類。而當 Apple 類不存在或發生啓發異常時，異常堆棧便會將異常指向調用的 invoke 方法。
從這裏可以看出，我們平常很多框架都使用了反射，而反射中最重要的就是 Method 類的 invoke 方法了。
五、反射總結
我們知道反射機制允許程序在運行時取得任何一個已知名稱的class的內部信息，包括包括其modifiers(修飾符)，fields(屬性)，methods(方法)等，並可於運行時改變fields內容或調用methods。那麼我們便可以更靈活的編寫代碼，代碼可以在運行時裝配，無需在組件之間進行源代碼鏈接，降低代碼的耦合度；還有動態代理的實現；JDBC原生代碼註冊驅動；hibernate 的實體類；Spring的AOP等等。但是凡事都有兩面性，反射使用不當會造成很高的資源消耗！
六、new對象和反射得到對象的區別
- 在使用反射的時候，必須確保這個類已經加載並已經連接了。使用new的時候，這個類可以沒有被加載，也可以已經被加載。
- new關鍵字可以調用任何public構造方法，而反射只能調用無參構造方法。
- new關鍵字是強類型的，效率相對較高。 反射是弱類型的，效率低。
- 反射提供了一種更加靈活的方式創建對象，得到對象的信息。如Spring 中AOP等的使用，動態代理的使用，都是基於反射的。解耦。
作者：MChopin
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