Reflection-反射

什么时反射？

反射 (Reflection)是 Java 的特征之一，它允许运行中的 Java 程序获取自身的信息，并且可以操作类或对象的内部属性。

Oracle的官方解释：

Reflection enables Java code to discover information about the fields, methods and constructors of loaded classes, and to use reflected fields, methods, and constructors to operate on their underlying counterparts, within security restrictions.
The API accommodates applications that need access to either the public members of a target object (based on its runtime class) or the members declared by a given class. It also allows programs to suppress default reflective access control.

简而言之，通过反射，我们可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。程序中一般的对象的类型都是在编译期就确定下来的，而 Java 反射机制可以动态地创建对象并调用其属性，这样的对象的类型在编译期是未知的。所以我们可以通过反射机制直接创建对象，即使这个对象的类型在编译期是未知的。

反射的核心是 JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

Java反射机制提供的功能：

在运行时判断任意一个对象所属的类;
在运行时创建任意一个类的对象;
在运行时判断任意一个类具有的成员变量和方法(甚至这个类的private方法);
在运行时调用任意一个对象的方法;

反射的主要用途

在我们使用IDE（IDEA,Eclipse）时，当我们输入一个对象或类并想调用它的方法或属性时，一按点，编译器则会自动的列出它的属性或方法，这个功能的实现就利用到了反射;

反射的最主要用途就是开发各种通用框架。很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通过 XML 文件配置 Bean），为了保证框架的通用性，它们可能需要根据配置文件加载不同的对象或类，调用不同的方法，这个时候就必须用到反射，运行时动态加载需要加载的对象。

案例：

需求：写一个"框架"，不改变该类的任何代码的前提下，可以帮我们创建任意类的对象，并执行其中的任意方法。
    * 实现：
        1. 配置文件
        2. 反射
    * 步骤
        1. 将需要创建的对象的全类名和需要执行的方法定义在配置文件中
        2. 在程序中加载读取配置文件
        3. 使用反射技术来加载类文件进内存
        4. 创建对象
        5. 执行方法

代码演示：

// test方法
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 不改变该类的任何代码的前提下，可以创建任意类的对象，可以执行任意方法

        // 1. 加载配置文件
        // 1.1 创建Properties对象
        Properties properties = new Properties();
        // 1.2 加载配置文件，转换为一个集合
        // 1.2.1 获取class目录下的配置文件
        ClassLoader classLoader = TestReflect.class.getClassLoader();
        InputStream resourceAsStream = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
        properties.load(resourceAsStream);

        // 2. 获取配置文件中定义的数据
        String className = properties.getProperty("className");
        String methodName = properties.getProperty("methodName");

        // 3. 加载该类进内存（反射）
        Class<?> cls = Class.forName(className);

        // 4. 创建对象
        Object obj = cls.newInstance();

        // 5. 获取方法对象
        Method method = cls.getMethod(methodName);

        // 6. 执行方法
        method.invoke(obj);
    }
}

// 配置文件pro.properties
className = SomeTest.Day33_Reflection.reflection.Person
methodName = sleep

// Person类（确保有一个无参的构造函数）
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
        System.out.println("Person.Person()");
    }

    public void sleep() {
        System.out.println("sleep...");
    }

    public void eat() {
        System.out.println("eta...");
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Person.Person(String, int)");
    }
}

// 结果
Person.Person()
sleep...

反射的基本运用

上面我们提到了反射可以用于判断任意对象所属的类，获得 Class 对象，构造任意一个对象以及调用一个对象。这里我们介绍一下基本反射功能的使用和实现(反射相关的类一般都在 java.lang.relfect 包里)。

获取Class对象

通过反射获取Class对象三种方法：

使用Class类的

```
public static Class<?> forName(String className)

比如在 JDBC 开发中常用此方法加载数据库驱动:

Class.forName(driver);

直接获取某一个对象的 class，比如:

1 2	Class<?> klass = int.class; Class<?> classInt = Integer.TYPE;

调用某个对象的 getClass() 方法，比如:

1 2	StringBuilder str = new StringBuilder("123"); Class<?> klass = str.getClass();

创建实例

通过反射来生成对象主要有两种方式：

使用 Class 对象的newInstance()的方法来创建 Class 对象对应的类的实例

1 2	Class<?> cls = String.class; Object obj = cls.newInstance();

先通过Class的getConstructor()方法来获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。

//获取String所对应的Class对象
Class<?> c = String.class;
//获取String类带一个String参数的构造器
Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);
//根据构造器创建实例
Object obj = constructor.newInstance("23333");
System.out.println(obj);

判断是否为某个类的实例：

一般地，我们用 instanceof 关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中 Class 对象的 isInstance() 方法来判断是否为某个类的实例，它是一个 native 方法： 

public native boolean isInstance(Object obj);

获取方法

获取某个Class对象的方法集合，主要有以下几个方法：

getDeclaredMethods 方法返回类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。
1
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
getMethods 方法返回某个类的所有公用（public）方法，包括其继承类的公用方法。
1
public Method[] getMethods() throws SecurityException
getMethod 方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象。
1
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

获取类的成员变量

主要是这几个方法，在此不再赘述：

getFiled：访问公有的成员变量
getDeclaredField：所有已声明的成员变量，但不能得到其父类的成员变量
getFileds 和 getDeclaredFields 方法用法同上（参照 Method）。

调用方法

当我们从类中获取了一个方法后，我们就可以用 invoke() 方法来调用这个方法。invoke 方法的原型为:

1
2
3

public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException

下面是一个实例：

public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> klass = methodClass.class;
        //创建methodClass的实例
        Object obj = klass.newInstance();
        //获取methodClass类的add方法
        Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class);
        //调用method对应的方法 => add(1,4)
        Object result = method.invoke(obj,1,4);
        System.out.println(result);
    }
}
class methodClass {
    public final int fuck = 3;
    public int add(int a,int b) {
        return a+b;
    }
    public int sub(int a,int b) {
        return a+b;
    }
}

泛型擦除

正常情况下，因为泛型的限制，编译器回去判断相应的类型不匹配则不能通过编译，然而在运行时，可以通过反射技术获取相应的方法以此绕过编译器去调用add方法。

public class test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        Method method = list.getClass().getDeclaredMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list,"wx");
        method.invoke(list,10.55f);
        System.out.println(list.toString());
    }
}
// 结果
[wx, 10.55]