Java_反射
反射
什么是反射？
反射就是Reflection，Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。
正常情况下，如果我们要调用一个对象的方法，或者访问一个对象的字段，通常会传入对象实例，但是，如果不能获得Person类，只有一个Object实例，怎么办？可以使用强制转型，写出如下代码：
String getFullName(Object obj) {
Person p = (Person) obj;
return p.getFirstName() + " " + p.getLastName();
}
但是在强制转型的时候，你会发现一个问题：编译上面的代码，仍然需要引用Person类。不然，去掉import语句，是无法编译通过的，所以，反射是为了解决在运行期，对某个实例一无所知的情况下，如何调用其方法。
1.Class类
除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）。例如：
StringObjectRunnableException- …
仔细思考，我们可以得出结论：class（包括interface）的本质是数据类型（Type）。而class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时，将其加载进内存。
每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例，并关联起来。注意：这里的Class类型是一个名叫Class的class。它长这样：
public final class Class {
private Class() {}
}
以String类为例，当JVM加载String类时，它首先读取String.class文件到内存，然后，为String类创建一个Class实例并关联起来：
Class cls = new Class(String);
这个Class实例是JVM内部创建的，如果我们查看JDK源码，可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。
所以，JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）！
由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例，并在实例中保存了该class的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个Class实例，我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。
这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。
如何获取一个class的Class实例？有三个方法：
方法一：直接通过一个class的静态变量class获取：
Class cls = String.class;
方法二：如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取：
String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();
方法三：如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取：
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
因为Class实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例。
如果获取到了一个Class实例，我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例：
// 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance();
上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例，它的局限是：只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。
2.访问字段
对任意的一个Object实例，只要我们获取了它的Class，就可以获取它的一切信息。Class类提供了以下几个方法来获取字段：
Field getField(name)：根据字段名获取某个public的field（包括父类）Field getDeclaredField(name)：根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）Field[] getFields()：获取所有public的field（包括父类）Field[] getDeclaredFields()：获取当前类的所有field（不包括父类）- 一个
Field对象包含了一个字段的所有信息：getName()：返回字段名称，例如，"name"；getType()：返回字段类型，也是一个Class实例，例如，String.class；getModifiers()：返回字段的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。
Field实例可以读取或设置某个对象的字段，可以先获取Class实例，再获取Field实例，然后，用Field.get(Object)获取指定实例的指定字段的值。如果存在访问限制，要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的，其中第一个Object参数是指定的实例，第二个Object参数是待修改的值。
通过反射读写字段是一种非常规方法，它会破坏对象的封装。
3.调用方法
我们已经能通过Class实例获取所有Field对象，同样的，可以通过Class实例获取所有Method信息。Class类提供了以下几个方法来获取Method：
Method getMethod(name, Class...)：获取某个public的Method（包括父类）Method getDeclaredMethod(name, Class...)：获取当前类的某个Method（不包括父类）Method[] getMethods()：获取所有public的Method（包括父类）Method[] getDeclaredMethods()：获取当前类的所有Method（不包括父类）
一个Method对象包含一个方法的所有信息：
getName()：返回方法名称，例如："getScore"；getReturnType()：返回方法返回值类型，也是一个Class实例，例如：String.class；getParameterTypes()：返回方法的参数类型，是一个Class数组，例如：{String.class, int.class}；getModifiers()：返回方法的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// String对象:
String s = "Hello world";
// 获取String substring(int)方法，参数为int:
Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
// 在s对象上调用该方法并获取结果:
String r = (String) m.invoke(s, 6);
// 打印调用结果:
System.out.println(r);
}
}
对Method实例调用invoke就相当于调用该方法，invoke的第一个参数是对象实例，即在哪个实例上调用该方法，后面的可变参数要与方法参数一致，否则将报错。
调用静态方法
如果获取到的Method表示一个静态方法，调用静态方法时，由于无需指定实例对象，所以invoke方法传入的第一个参数永远为null。
调用非public方法
和Field类似，对于非public方法，我们虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例，但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法，我们通过Method.setAccessible(true)允许其调用
多态
如果一个Person类定义了hello()方法，并且它的子类Student也覆写了hello()方法，那么，从Person.class获取的Method，作用于Student实例时，调用的方法到底是哪个？可以发现打印出的是Student的hello方法，因此，使用反射调用方法时，仍然遵循多态原则：即总是调用实际类型的覆写方法（如果存在）。
4.调用构造方法
在Java中通过Constructor对象封装了一个类的某个构造方法的所有信息；
通过Class实例的方法可以获取Constructor实例：getConstructor()，getConstructors()，getDeclaredConstructor()，getDeclaredConstructors()；
通过Constructor实例可以创建一个实例对象：newInstance(Object... parameters)； 通过设置setAccessible(true)来访问非public构造方法。
5.继承关系
通过Class对象可以获取继承关系：
Class getSuperclass()：获取父类类型；Class[] getInterfaces()：获取当前类实现的所有接口。Class[] getInterfaces()：获取当前类实现的接口（注意不包括父类实现的接口）。
通过Class对象的isAssignableFrom()方法可以判断一个向上转型是否可以实现。
6.动态代理
Java标准库提供了一种动态代理（Dynamic Proxy）的机制：可以在运行期动态创建某个interface的实例。
什么叫运行期动态创建？听起来好像很复杂。所谓动态代理，是和静态相对应的。所谓静态代码，就是先定义接口，随后编写实现类，创建实例，转型为接口并调用。这种方式就是我们通常编写代码的方式。
还有一种方式是动态代码，我们仍然先定义了接口Hello，但是我们并不去编写实现类，而是直接通过JDK提供的一个Proxy.newProxyInstance()创建了一个Hello接口对象。这种没有实现类但是在运行期动态创建了一个接口对象的方式，我们称为动态代码。JDK提供的动态创建接口对象的方式，就叫动态代理。
一个最简单的动态代理实现如下：
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println(method);
if (method.getName().equals("morning")) {
System.out.println("Good morning, " + args[0]);
}
return null;
}
};
Hello hello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(
Hello.class.getClassLoader(), // 传入ClassLoader
new Class[] { Hello.class }, // 传入要实现的接口
handler); // 传入处理调用方法的InvocationHandler
hello.morning("Bob");
}
}
interface Hello {
void morning(String name);
}
在运行期动态创建一个interface实例的方法如下：
- 定义一个
InvocationHandler实例，它负责实现接口的方法调用； - 通过Proxy.newProxyInstance()创建interface实例，它需要3个参数：
- 使用的
ClassLoader，通常就是接口类的ClassLoader； - 需要实现的接口数组，至少需要传入一个接口进去；
- 用来处理接口方法调用的
InvocationHandler实例。
- 使用的
- 将返回的
Object强制转型为接口。
动态代理实际上是JVM在运行期动态创建class字节码并加载的过程，它并没有什么黑魔法。
动态代理是通过Proxy创建代理对象，然后将接口方法“代理”给InvocationHandler完成的。
# 示例代码
1.从Class实例获取获取的基本信息
public class Main {
public static void main(String[] args) {
printClassInfo("".getClass());
printClassInfo(Runnable.class);
printClassInfo(java.time.Month.class);
printClassInfo(String[].class);
printClassInfo(int.class);
}
static void printClassInfo(Class cls) {
System.out.println("Class name: " + cls.getName());
System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
if (cls.getPackage() != null) {
System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
}
System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
System.out.println("is array: " + cls.isArray());
System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
}
}
输出：
Class name: java.lang.String
Simple name: String
Package name: java.lang
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: false
Class name: java.lang.Runnable
Simple name: Runnable
Package name: java.lang
is interface: true
is enum: false
is array: false
is primitive: false
Class name: java.time.Month
Simple name: Month
Package name: java.time
is interface: false
is enum: true
is array: false
is primitive: false
Class name: [Ljava.lang.String;
Simple name: String[]
is interface: false
is enum: false
is array: true
is primitive: false
Class name: int
Simple name: int
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: true
2.获取父类信息
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class i = Integer.class;
Class n = i.getSuperclass();
System.out.println(n);
Class o = n.getSuperclass();
System.out.println(o);
System.out.println(o.getSuperclass());
}
}
输出：
class java.lang.Number
class java.lang.Object
null