深入理解Java反射机制
本文较为详细的分析了Java反射机制。分享给大家供大家参考，具体如下：
一、预先需要掌握的知识(java虚拟机)
java虚拟机的方法区:
java虚拟机有一个运行时数据区，这个数据区又被分为方法区，堆区和栈区，我们这里需要了解的主要是方法区。方法区的主要作用是存储被装载的类的类型信息，当java虚拟机装载某个类型的时候，需要类装载器定位相应的class文件，然后将其读入到java虚拟机中，紧接着虚拟机提取class中的类型信息，将这些信息存储到方法区中。这些信息主要包括:
1、这个类型的全限定名
2、这个类型的直接超类的全限定名
3、这个类型是类类型还是接口类型
4、这个类型的访问修饰符
5、任何直接超接口的全限定名的有序列表
6、该类型的常量池
7、字段信息
8、方法信息
9、除了常量以外的所有类变量
10、一个到class类的引用
等等(读者可以参考《深入java虚拟机》这本书的叙述)
Class类:
Class类是一个非常重要的java基础类，每当装载一个新的类型的时候，java虚拟机都会在java堆中创建一个对应于新类型的Class实例，该实例就代表此类型，通过该Class实例我们就可以访问该类型的基本信息。上面说到在方法区中会存储某个被装载类的类型信息，我们就可以通过Class实例来访问这些信息。比如，对于上面说到的信息Class中都有对应的方法，如下:
1、getName()；这个类型的全限定名
2、getSuperClass()；这个类型的直接超类的全限定名
3、isInterface()；这个类型是类类型还是接口类型
4、getTypeParamters()；这个类型的访问修饰符
5、getInterfaces()；任何直接超接口的全限定名的有序列表
6、getFields()；字段信息
7、getMethods()；方法信息
等等(读者可以自己参看jdk帮助文档，得到更多的信息)
二、java反射详解
反射的概念:所谓的反射就是java语言在运行时拥有一项自观的能力，反射使您的程序代码能够得到装载到JVM中的类的内部信息，允许您执行程序时才得到需要类的内部信息，而不是在编写代码的时候就必须要知道所需类的内部信息，这使反射成为构建灵活的应用的主要工具。
反射的常用类和函数:Java反射机制的实现要借助于4个类：Class，Constructor，Field，Method；其中class代表的是类对象，Constructor－类的构造器对象，Field－类的属性对象，Method－类的方法对象，通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组成部分。其中最核心的就是Class类，它是实现反射的基础，它包含的方法我们在第一部分已经进行了基本的阐述。应用反射时我们最关心的一般是一个类的构造器、属性和方法，下面我们主要介绍Class类中针对这三个元素的方法:
1、得到构造器的方法
ConstructorgetConstructor(Class[]params)--获得使用特殊的参数类型的公共构造函数，
Constructor[]getConstructors()--获得类的所有公共构造函数
ConstructorgetDeclaredConstructor(Class[]params)--获得使用特定参数类型的构造函数(与接入级别无关)
Constructor[]getDeclaredConstructors()--获得类的所有构造函数(与接入级别无关)
2、获得字段信息的方法
FieldgetField(Stringname)--获得命名的公共字段
Field[]getFields()--获得类的所有公共字段
FieldgetDeclaredField(Stringname)--获得类声明的命名的字段
Field[]getDeclaredFields()--获得类声明的所有字段
3、获得方法信息的方法
MethodgetMethod(Stringname,Class[]params)--使用特定的参数类型，获得命名的公共方法
Method[]getMethods()--获得类的所有公共方法
MethodgetDeclaredMethod(Stringname,Class[]params)--使用特写的参数类型，获得类声明的命名的方法
Method[]getDeclaredMethods()--获得类声明的所有方法
应用反射的基本步骤:
1、获得你想操作的类的Class对象；
方法一:Classc=Class.forName("java.lang.String")//这种方式获得类的Class对象需要包名.类名
方法二:对于基本数据类型可以用形如Classc=int.class或Classc=Integer.TYPE的语句
方法三:Classc=MyClass.class
2、调用Class中的方法得到你想得到的信息集合，如调用getDeclaredFields()方法得到类的所有属性；
3、处理第2步中得到的信息，然后进行你想做的实际操作。
反射实例：
下面我将针对类的构造器、属性和方法分别举三个例子，向大家演示一下反射的应用过程。
1、构造器
步骤为:通过反射机制得到某个类的构造器，然后调用该构造器创建该类的一个实例
importjava.lang.reflect.;publicclassConstructorDemo{publicConstructorDemo(){}publicConstructorDemo(inta,intb){System.out.println("a="+a+"b="+b);}publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{Classcls=Class.forName("包名.ConstructorDemo");Classpartypes[]=newClass[2];partypes[0]=Integer.TYPE;partypes[1]=Integer.TYPE;Constructorct=cls.getwww.visa158.comConstructor(partypes);Objectarglist[]=newObject[2];arglist[0]=newInteger(37);arglist[1]=newInteger(47);Objectretobj=ct.newInstance(arglist);}catch(Throwablee){System.err.println(e);}}}
2、属性
步骤为:通过反射机制得到某个类的某个属性，然后改变对应于这个类的某个实例的该属性值
importjava.lang.reflect.;publicclassFieldDemo1{publicdoubled;publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{Classcls=Class.forName("FieldDemo1");Fieldfld=cls.getField("d");FieldDemo1fobj=newFieldDemo1();System.out.println("d="+fobj.d);fld.setDouble(fobj,12.34);System.out.println("d="+fobj.d);}catch(Throwablee){System.err.println(e);}}}
3、方法
步骤为:通过反射机制得到某个类的某个方法，然后调用对应于这个类的某个实例的该方法
//通过使用方法的名字调用方法importjava.lang.reflect.;publicclassMethodDemo1{publicintadd(inta,intb){returna+b;}publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{Classcls=Class.forName("MethodDemo1");Classpartypes[]=newClass[2];partypes[0]=Integer.TYPE;partypes[1]=Integer.TYPE;Methodmeth=cls.getMethod("add",partypes);MethodDemo1methobj=newMethodDemo1();Objectarglist[]=newObject[2];arglist[0]=newInteger(37);arglist[1]=newInteger(47);Objectretobj=meth.invoke(methobj,arglist);Integerretval=(Integer)retobj;System.out.println(retval.intValue());}catch(Throwablee){System.err.www.hunanwang.netprintln(e);}}}
三、java反射的应用(Hibernate)
我们在第二部分中对java反射进行了比较系统的阐述，也举了几个简单的实例，下面我们就来讨论一下java反射的具体应用。前面我们已经知道，Java反射机制提供了一种动态链接程序组件的多功能方法，它允许程序创建和控制任何类的对象(根据安全性限制)之前，无需提前硬编码目标类。这些特性使得反射特别适用于创建以非常普通的方式与对象协作的库。例如，反射经常在持续存储对象为数据库、XML或其它外部格式的框架中使用。下面我们就已Hibernate框架为例像大家阐述一下反射的重要意义。
Hibernate是一个屏蔽了JDBC，实现了ORM的java框架，利用该框架我们可以抛弃掉繁琐的sql语句而是利用Hibernate中Session类的save()方法直接将某个类的对象存到数据库中，也就是所涉及到sql语句的那些代码Hibernate帮我们做了。这时候就出现了一个问题，Hibernate怎样知道他要存的某个对象都有什么属性呢？这些属性都是什么类型呢？如此，它在向数据库中存储该对象属性时的sql语句该怎么构造呢？解决这个问题的利器就是我们的java反射！
下面我们以一个例子来进行阐述，比如我们定义了一个User类，这个User类中有20个属性和这些属性的get和set方法，相应的在数据库中有一个User表，这个User表中对应着20个字段。假设我们从User表中提取了一条记录，现在需要将这条记录的20个字段的内容分别赋给一个User对象myUser的20个属性，而Hibernate框架在编译的时候并不知道这个User类，他无法直接调用myUser.getXXX或者myUser.setXXX方法，此时就用到了反射，具体处理过程如下：
1、根据查询条件构造PreparedStament语句，该语句返回20个字段的值；
2、Hibernate通过读取配置文件得到User类的属性列表list(是一个String数组)以及这些属性的类型；
3、创建myUser所属类的Class对象c；c=myUser.getClass()；
4、构造一个for循环，循环的次数为list列表的长度；
4.1、读取list[i]的值，然后构造对应该属性的set方法；
4.2、判断list[i]的类型XXX，调用PreparedStament语句中的getXXX(i)，进而得到i出字段的值；
4.3、将4.2中得到的值作为4.1中得到的set方法的参数，这样就完成了一个字段像一个属性的赋值，如此循环即可；
看到了吧，这就是反射的功劳，如果没有反射很难想象如果完成同样的功能会有多么难！但是反射也有缺点，比如性能比较低、安全性比较复杂等，这里就不在讨论这些东西，感兴趣的读者可以在网上找到答案，有很多的！
要想理解反射的原理，首先要了解什么是类型信息。Java让我们在运行时识别对象和类的信息，主要有2种方式：一种是传统的RTTI，它假定我们在编译时已经知道了所有的类型信息；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。
1、Class对象
理解RTTI在Java中的工作原理，首先需要知道类型信息在运行时是如何表示的，这是由Class对象来完成的，它包含了与类有关的信息。Class对象就是用来创建所有“常规”对象的，Java使用Class对象来执行RTTI，即使你正在执行的是类似类型转换这样的操作。
每个类都会产生一个对应的Class对象，也就是保存在.class文件。所有类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM的，当程序创建一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。Class对象仅在需要的时候才会加载，static初始化是在类加载时进行的。
publicclassTestMain{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(XYZ.name);}}classXYZ{publicstaticStringname="luoxn28";static{System.out.println("xyz静态块");}publicXYZ(){System.out.println("xyz构造了");}}
输出结果为：
类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已被加载过，如果尚未加载，默认的类加载器就会根据类名查找对应的.class文件。
想在运行时使用类型信息，必须获取对象(比如类Base对象)的Class对象的引用，使用功能Class.forName(“Base”)可以实现该目的，或者使用base.class。注意，有一点很有趣，使用功能”.class”来创建Class对象的引用时，不会自动初始化该Class对象，使用forName()会自动初始化该Class对象。为了使用类而做的准备工作一般有以下3个步骤：
?加载：由类加载器完成，找到对应的字节码，创建一个Class对象
?链接：验证类中的字节码，为静态域分配空间
?初始化：如果该类有超类，则对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块
publicclassBase{staticintnum=1;static{System.out.println("Base"+num);}}publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){//不会初始化静态块Classclazz1=Base.class;System.out.println("------");//会初始化Classclazz2=Class.forName("zzz.Base");}}
2、类型转换前先做检查
编译器将检查类型向下转型是否合法，如果不合法将抛出异常。向下转换类型前，可以使用instanceof判断。
classBase{}classDerivedextendsBase{}publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){Basebase=newDerived();if(baseinstanceofDerived){//这里可以向下转换了System.out.println("ok");}else{System.out.println("notok");}}}
3、反射：运行时类信息
如果不知道某个对象的确切类型，RTTI可以告诉你，但是有一个前提：这个类型在编译时必须已知，这样才能使用RTTI来识别它。Class类与java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持，该类库包含Field、Method和Constructor类，这些类的对象由JVM在启动时创建，用以表示未知类里对应的成员。这样的话就可以使用Contructor创建新的对象，用get()和set()方法获取和修改类中与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。另外，还可以调用getFields()、getMethods()和getConstructors()等许多便利的方法，以返回表示字段、方法、以及构造器对象的数组，这样，对象信息可以在运行时被完全确定下来，而在编译时不需要知道关于类的任何事情。
反射机制并没有什么神奇之处，当通过反射与一个未知类型的对象打交道时，JVM只是简单地检查这个对象，看它属于哪个特定的类。因此，那个类的.class对于JVM来说必须是可获取的，要么在本地机器上，要么从网络获取。所以对于RTTI和反射之间的真正区别只在于：
?RTTI，编译器在编译时打开和检查.class文件
?反射，运行时打开和检查.class文件
publicclassPersonimplementsSerializable{privateStringname;privateintage;//get/set方法}publicstaticvoidmain(String[]args){Personperson=newPerson("luoxn28",23);Classclazz=person.getClass();Field[]fields=clazz.getDeclaredFields();for(Fieldfield:fields){Stringkey=field.getName();PropertyDescriptordescriptor=newPropertyDescriptor(key,clazz);Methodmethod=descriptor.getReadMethod();Objectvalue=method.invoke(person);System.out.println(key+":"+value);}}
以上通过getReadMethod()方法调用类的get函数，可以通过getWriteMethod()方法来调用类的set方法。通常来说，我们不需要使用反射工具，但是它们在创建动态代码会更有用，反射在Java中用来支持其他特性的，例如对象的序列化和JavaBean等。
4、动态代理
代理模式是为了提供额外或不同的操作，而插入的用来替代”实际”对象的对象，这些操作涉及到与”实际”对象的通信，因此代理通常充当中间人角色。Java的动态代理比代理的思想更前进了一步，它可以动态地创建并代理并动态地处理对所代理方法的调用。在动态代理上所做的所有调用都会被重定向到单一的调用处理器上，它的工作是揭示调用的类型并确定相应的策略。以下是一个动态代理示例：
接口和实现类：
publicinterfaceInterface{voiddoSomething();voidsomethingElse(Stringarg);}publicclassRealObjectimplementsInterface{publicvoiddoSomething(){System.out.println("doSomething.");}publicvoidsomethingElse(Stringarg){System.out.println("somethingElse"+arg);}}
动态代理对象处理器：
publicclassDynamicProxyHandlerimplementsInvocationHandler{privateObjectproxyed;publicDynamicProxyHandler(Objectproxyed){this.proxyed=proxyed;}@OverridepublicObjectinvoke(Objectproxy,Methodmethod,Object[]args)throwsIllegalAccessException,IllegalArgumentException,InvocationTargetException{System.out.println("代理工作了.");returnmethod.invoke(proxyed,args);}}
测试类：
publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){RealObjectreal=newRealObject();Interfaceproxy=(Interface)Proxy.newProxyInstance(Interface.class.getClassLoader(),newClass[]{Interface.class},newDynamicProxyHandler(real));proxy.doSomething();proxy.somethingElse("luoxn28");}}
输出结果如下：
通过调用Proxy静态方法Proxy.newProxyInstance()可以创建动态代理，这个方法需要得到一个类加载器，一个你希望该代理实现的接口列表(不是类或抽象类)，以及InvocationHandler的一个实现类。动态代理可以将所有调用重定向到调用处理器，因此通常会调用处理器的构造器传递一个”实际”对象的引用，从而将调用处理器在执行中介任务时，将请求转发。
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