根据《On Java 8》第 19 章,Java 在运行时识别对象和类信息的方法主要有两种:

  1. “传统的” RTTI(RunTime Type Information,运行时类型信息):假定我们在编译时已经知道了所有的类型
  2. “反射”机制:允许我们在运行时发现和使用类的信息。

反射机制基础

Java 使用  Class  对象来实现 RTTI,即便是类型转换这样的操作都是用  Class  对象实现的。

类是程序的一部分,每个类都有一个  Class  对象。 每当我们编写并且编译了一个新类,就会产生一个  Class  对象(更恰当的说,是被保存在一个同名的  .class  文件中)。为了生成这个类的对象,Java 虚拟机 (JVM) 先会调用"类加载器"子系统把这个类加载到内存中。

类加载器子系统可能包含一条类加载器链,但有且只有一个原生类加载器,它是 JVM 实现的一部分。

所有的类都是第一次使用时动态加载到 JVM 中的,当程序创建第一个对类的静态成员的引用时,就会加载这个类。

其实构造器也是类的静态方法,虽然构造器前面并没有  static  关键字。所以,使用  new  操作符创建类的新对象,这个操作也算作对类的静态成员引用。

因此,Java 程序在它开始运行之前并没有被完全加载,很多部分是在需要时才会加载。

类加载器首先会检查这个类的  Class  对象是否已经加载,如果尚未加载,默认的类加载器就会根据类名查找  .class  文件。这个类的字节码被加载后,JVM 会对其进行验证,确保它没有损坏,并且不包含不良的 Java 代码(这是 Java 安全防范的一种措施)。

ClassLoader1


反射概述

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属性和方法;

对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;

这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象,而解剖使用的就是 Class 类中的方法,所以先要获取到每一个字节码文件对应的 Class 类型的对象

简要的说,反射就是在运行时才知道需要的类是什么,然后从堆中获取 class 对象,并构造成类,调用其方法。

反射的优点: 反射提高了程序的灵活性和扩展性,降低耦合性,提高自适应能力。它允许程序创和控制任何类的对象,无需提前硬编码目标类 。

反射的缺点: 性能问题,使用反射基本上是一种解释操作,用于字段和方法接入时要远慢于直接代码。因此反射机制主要应用在对灵活性和扩展性要求很高的系统框架上,普通程序不建议使用 。


获取 Class 的方法

  1. 通过对象调用 getClass() 方法来获取,通常应用在:比如你传过来一个 Object 类型的对象,而我不知道你具体是什么类,用这种方法。
  2. 使用 Class.forName() 静态方法。当知道某类的全路径名时,可以使用此方法获取 Class 类对象。用的最多,但可能抛出 ClassNotFoundException 异常。
  3. 直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠,程序性能更高。
  4. 某些类自带的TYPE属性,例如:Boolean.TYPE

反射机制的相关类

与 Java 反射相关的类如下:

类名用途
Class 类代表类的实体,在运行的 Java 应用程序中表示类和接口
Field 类代表类的成员变量(成员变量也称为类的属性)
Method 类代表类的方法
Constructor 类代表类的构造方法

Class 类

Class 代表类的实体,在运行的 Java 应用程序中表示类和接口。在这个类中提供了很多有用的方法,这里对他们简单的分类介绍。

  • 获得类相关的方法
方法用途
asSubclass(Class clazz)把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader()获得类的加载器
getClasses()返回一个数组,数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses()返回一个数组,数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className)根据类名返回类的对象
getName()获得类的完整路径名字
newInstance()创建类的实例
getPackage()获得类的包
getSimpleName()获得类的名字
getSuperclass()获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces()获得当前类实现的类或是接口
  • 获得类中属性相关的方法
方法用途
getField(String name)获得某个公有的属性对象
getFields()获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)获得某个属性对象
getDeclaredFields()获得所有属性对象
  • 获得类中注解相关的方法
方法用途
getAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()返回该类所有的注解对象
  • 获得类中构造器相关的方法
方法用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()获得该类所有构造方法
  • 获得类中方法相关的方法
方法用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)获得该类某个公有的方法
getMethods()获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)获得该类某个方法
getDeclaredMethods()获得该类所有方法
  • 类中其他重要的方法
方法用途
isAnnotation()如果是注解类型则返回 true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)如果是指定类型注解类型则返回 true
isAnonymousClass()如果是匿名类则返回 true
isArray()如果是一个数组类则返回 true
isEnum()如果是枚举类则返回 true
isInstance(Object obj)如果 obj 是该类的实例则返回 true
isInterface()如果是接口类则返回 true
isLocalClass()如果是局部类则返回 true
isMemberClass()如果是内部类则返回 true

Field 类

Field 代表类的成员变量(成员变量也称为类的属性)。

方法用途
equals(Object obj)属性与 obj 相等则返回 true
get(Object obj)获得 obj 中对应的属性值
set(Object obj, Object value)设置 obj 中对应属性值

Method 类

Method 代表类的方法。

方法用途
invoke(Object obj, Object... args)传递 object 对象及参数调用该对象对应的方法

Constructor 类

Constructor 代表类的构造方法。

方法用途
newInstance(Object... initargs)根据传递的参数创建类的对象

相关知识点

设置.setAccessible(true)暴力访问权限

一般情况下,我们并不能对类的私有字段进行操作,利用反射也不例外。

调用 AccessibleObject 上的 setAccessible()方法来允许这种访问,而由于反射类中的 Field,Method 和 Constructor 继承自 AccessibleObject,因此,通过在这些类上调用 setAccessible()方法,我们可以实现对这些字段的操作。

获取 Filed 两个方法的区别

两者的区别就是 getDeclaredField() 获取的是 Class 中被 private 修饰的属性。 getField() 方法获取的是非私有属性,并且 getField() 在当前 Class 获取不到时会向祖先类获取。

new 对象和反射得到对象的区别

  1. 在使用反射的时候,必须确保这个类已经加载并已经连接了。使用 new 的时候,这个类可以没有被加载,也可以已经被加载。
  2. new 关键字可以调用任何 public 构造方法,而反射只能调用无参构造方法。
  3. new 关键字是强类型的,效率相对较高。 反射是弱类型的,效率低。
  4. 反射提供了一种更加灵活的方式创建对象,得到对象的信息。如 Spring 中 AOP 等的使用,动态代理的使用,都是基于反射的。

参考文章

https://lingcoder.gitee.io/onjava8/#/book/19-Type-Informationopen in new window

https://www.jianshu.com/p/9be58ee20deeopen in new window

https://www.iteye.com/blog/lixh1986-1995942open in new window

https://blog.csdn.net/qq_44241551/article/details/95920274open in new window

https://segmentfault.com/a/1190000015860183open in new window

https://www.jianshu.com/p/1fc45c89e76bopen in new window