java反射实现过程和作用（谈谈Java反射从入门到实践）
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反射是Java底层框架的灵魂技术，学习反射非常有必要，本文将从入门概念，到实践，再到原理讲解反射，希望对大家有帮助。
反射理解官方解析
Oracle 官方对反射的解释是：
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine or
modify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine.
This is a relatively advanced feature and should be used only by developers who
have a strong grasp of the fundamentals of the language. With that caveat in
mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform
operations which would otherwise be impossible.
Java 的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法； 并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为Java语言的反射机制。
白话理解正射
万物有阴必有阳，有正必有反。既然有反射，就必有“正射”。
那么正射是什么呢？
我们在编写代码时，当需要使用到某一个类的时候，都会先了解这个类是做什么的。然后实例化这个类，接着用实例化好的对象进行操作，这就是正射。
Student student = new Student();
student.doHomework("数学");
反射
反射就是，一开始并不知道我们要初始化的类对象是什么，自然也无法使用 new 关键字来创建对象了。
Class clazz = Class.forName("reflection.Student");
Method method = clazz.getMethod("doHomework", String.class);
constructor constructor = clazz.getConstructor();
Object object = constructor.newInstance();
method.invoke(object, "语文");
正射与反射对比
以上两段代码，执行效果是一样的，如图
但是，其实现的过程还是有很大的差别的：
- 第一段代码在未运行前就已经知道了要运行的类是Student；
- 第二段代码则是到整个程序运行的时候，从字符串reflection.Student，才知道要操作的类是Student。
结论
反射就是在运行时才知道要操作的类是什么，并且可以在运行时获取类的完整构造，并调用对应的方法。
Class 对象理解要理解Class对象，我们先来了解一下RTTI吧。 RTTI（Run-Time Type Identification）运行时类型识别，其作用是在运行时识别一个对象的类型和类的信息。
Java是如何让我们在运行时识别对象和类的信息的？主要有两种方式： 一种是传统的RRTI，它假定我们在编译期已知道了所有类型。 另一种是反射机制，它允许我们在运行时发现和使用类的信息。
每个类都有一个Class对象，每当编译一个新类就产生一个Class对象（更恰当地说，是被保存在一个同名的.class文件中）。比如创建一个Student类，那么，JVM就会创建一个Student对应Class类的Class对象，该Class对象保存了Student类相关的类型信息。
Class类的对象作用是运行时提供或获得某个对象的类型信息
反射的基本使用
获取 Class 类对象
获取反射中的Class对象有三种方法。
第一种，使用 Class.forName 静态方法。
Class class1 = Class.forName("reflection.TestReflection");
第二种，使用类的.class 方法
Class class2 = TestReflection.class;
第三种，使用实例对象的 getClass() 方法。
TestReflection testReflection = new TestReflection();
Class class3 = testReflection.getClass();
本小节学习反射的基本API用法，如获取方法，成员变量等。
反射创造对象
通过反射创建类对象主要有两种方式：
实例代码:
//方式一
Class class1 = Class.forName("reflection.Student");
Student student = (Student) class1.newInstance();
System.out.println(student);
//方式二
Constructor constructor = class1.getConstructor();
Student student1 = (Student) constructor.newInstance();
System.out.println(student1);
运行结果：
反射获取类的构造器
看一个例子吧：
Class class1 = Class.forName("reflection.Student");
Constructor[] constructors = class1.getDeclaredConstructors();
for (int i = 0; i < constructors.length; i ) {
System.out.println(constructors[i]);
}
反射获取类的成员变量
看demo：
// student 一个私有属性age，一个公有属性email
public class Student {
private Integer age;
public String email;
}
public class TestReflection {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class class1 = Class.forName("reflection.Student");
Field email = class1.getField("email");
System.out.println(email);
Field age = class1.getField("age");
System.out.println(age);
}
}
运行结果：
即getField(String name) 根据参数变量名，返回一个具体的具有public属性的成员变量，如果该变量不是public属性，则报异常。
反射获取类的方法
demo
public class Student {
private void testPrivateMethod() {
}
public void testPublicMethod() {
}
}
public class TestReflection {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class class1 = Class.forName("reflection.Student");
Method[] methods = class1.getMethods();
for (int i = 0; i < methods.length; i ) {
System.out.println(methods[i]);
}
}
}
运行结果：
通过上一小节学习，我们已经知道反射的基本API用法了。接下来，跟着一个例子，学习反射方法的执行链路。
public class TestReflection {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class clazz = Class.forName("reflection.TestReflection");
Method method = clazz.getMethod("target", String.class);
method.invoke(null, "666");
}
public static void target(String str) {
//打印堆栈信息
new Exception("#" str).printStackTrace();
System.out.println("invoke target method");
}
}
堆栈信息反映出反射调用链路：
java.lang.Exception: #666
invoke target method
at reflection.TestReflection.target(TestReflection.java:17)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at reflection.TestReflection.main(TestReflection.java:11)
invoke方法执行时序图
我们跟着反射链路去看一下源码，先看Method的invoke方法：
public Object invoke(Object obj, Object... args)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
InvocationTargetException
{
//校验权限
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
}
}
MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor(); //获取MethodAccessor
}
//返回MethodAccessor.invoke
return ma.invoke(obj, args);
}
由上可知道，Method 的 invoke 方法，其实是返回接口MethodAccessor的invoke方法。MethodAccessor接口有三个实现类，到底调用的是哪个类的 invoke 方法呢？
进入acquireMethodAccessor方法，可以看到MethodAccessor由ReflectionFactory 的 newMethodAccessor方法决定。
再进ReflectionFactory的newMethodAccessor方法，我们可以看到返回的是DelegatingMethodAccessorImpl对象，也就是说调用的是它的invoke方法。
再看DelegatingMethodAccessorImpl的invoke方法
DelegatingMethodAccessorImpl的invoke方法返回的是MethodAccessorImpl的invoke方法，而MethodAccessorImpl的invoke方法，由它的子类NativeMethodAccessorImpl重写，这时候返回的是本地方法invoke0，如下
因此，Method的invoke方法，是由本地方法invoke0决定的，再底层就是c 相关了，有兴趣的朋友可以继续往下研究。
反射的一些应用以及问题反射应用
反射是Java框架的灵魂技术，很多框架都使用了反射技术，如spring，Mybatis，Hibernate等。
JDBC 的数据库的连接
在JDBC连接数据库中，一般包括加载驱动，获得数据库连接等步骤。而加载驱动，就是引入相关Jar包后，通过Class.forName() 即反射技术，加载数据库的驱动程序。
Spring 框架的使用
Spring 通过 XML 配置模式装载 Bean，也是反射的一个典型例子。
装载过程：
- 将程序内XML 配置文件加载入内存中
- Java类解析xml里面的内容，得到相关字节码信息
- 使用反射机制，得到Class实例
- 动态配置实例的属性，使用
这样做当然是有好处的：
不用每次都去new实例了，并且可以修改配置文件，比较灵活。
反射存在的问题
性能问题
java反射的性能并不好，原因主要是编译器没法对反射相关的代码做优化。
安全问题
我们知道单例模式的设计过程中，会强调将构造器设计为私有，因为这样可以防止从外部构造对象。但是反射可以获取类中的域、方法、构造器，修改访问权限。所以这样并不一定是安全的。
看个例子吧，通过反射使用私有构造器实例化。
public class Student {
private String name;
private Student(String name) {
System.out.println("我是私有构造器，我被实例化了");
this.name = name;
}
public void doHomework(String subject) {
System.out.println("我的名字是" name);
System.out.println("我在做" subject "作业");
}
}
public class TestReflection {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class clazz = Class.forName("reflection.Student");
// 获取私有构造方法对象
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
// true指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。
constructor.setAccessible(true);
Student student = (Student) constructor.newInstance("jay@huaxiao");
student.doHomework("数学");
}
}
运行结果：
显然，反射不管你是不是私有，一样可以调用。 所以，使用反射通常需要程序的运行没有安全限制。如果一个程序对安全性有强制要求，最好不要使用反射啦。
作者：Jay_huaxiao
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原文链接：https://juejin.im/post/5de3242e6fb9a071886675d7
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