Java 反射机制详解

何为反射？

如果说大家研究过框架的底层原理或者咱们自己写过框架的话，一定对反射这个概念不陌生。

反射之所以被称为框架的灵魂，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。

通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。

反射的应用场景了解么？

像咱们平时大部分时候都是在写业务代码，很少会接触到直接使用反射机制的场景。

但是，这并不代表反射没有用。相反，正是因为反射，你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。

这些框架中也大量使用了动态代理，而动态代理的实现也依赖反射。

比如下面是通过 JDK 实现动态代理的示例代码，其中就使用了反射类 Method 来调用指定的方法。

public class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler {
    /**
     * 代理类中的真实对象
     */
    private final Object target;
 
    public DebugInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }
 
 
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        System.out.println("before method " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after method " + method.getName());
        return result;
    }
}

另外，像 Java 中的一大利器 注解 的实现也用到了反射。

为什么你使用 Spring 的时候 ，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？

这些都是因为你可以基于反射分析类，然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后，就可以做进一步的处理。

谈谈反射机制的优缺点

优点 ： 可以让咱们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利

缺点 ：让我们在运行时有了分析操作类的能力，这同样也增加了安全问题。比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。另外，反射的性能也要稍差点，不过，对于框架来说实际是影响不大的。相关阅读：Java Reflection: Why is it so slow?

反射实战

获取 Class 对象的四种方式

如果我们动态获取到这些信息，我们需要依靠 Class 对象。Class 类对象将一个类的方法、变量等信息告诉运行的程序。Java 提供了四种方式获取 Class 对象:

1. 知道具体类的情况下可以使用：

Class alunbarClass = TargetObject.class;

但是我们一般是不知道具体类的，基本都是通过遍历包下面的类来获取 Class 对象，通过此方式获取 Class 对象不会进行初始化

2. 通过 Class.forName()传入类的全路径获取：

Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");

3. 通过对象实例instance.getClass()获取：

TargetObject o = new TargetObject();
Class alunbarClass2 = o.getClass();

4. 通过类加载器xxxClassLoader.loadClass()传入类路径获取:

ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("cn.javaguide.TargetObject");

 通过类加载器获取 Class 对象不会进行初始化，意味着不进行包括初始化等一系列步骤，静态代码块和静态对象不会得到执行

反射的一些基本操作

1. 创建一个我们要使用反射操作的类 TargetObject。

   package cn.javaguide;
    
   public class TargetObject {
       private String value;
    
       public TargetObject() {
           value = "JavaGuide";
       }
    
       public void publicMethod(String s) {
           System.out.println("I love " + s);
       }
    
       private void privateMethod() {
           System.out.println("value is " + value);
       }
   }
   

2. 使用反射操作这个类的方法以及参数

   package cn.javaguide;
    
   import java.lang.reflect.Field;
   import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
   import java.lang.reflect.Method;
    
   public class Main {
       public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
           /**
            * 获取 TargetObject 类的 Class 对象并且创建 TargetObject 类实例
            */
           Class targetClass = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");
           TargetObject targetObject = (TargetObject) targetClass.newInstance();
           /**
            * 获取 TargetObject 类中定义的所有方法
            */
           Method[] methods = targetClass.getDeclaredMethods();
           for (Method method : methods) {
               System.out.println(method.getName());
           }
    
           /**
            * 获取指定方法并调用
            */
           Method publicMethod = targetClass.getDeclaredMethod("publicMethod",
                   String.class);
    
           publicMethod.invoke(targetObject, "JavaGuide");
    
           /**
            * 获取指定参数并对参数进行修改
            */
           Field field = targetClass.getDeclaredField("value");
           //为了对类中的参数进行修改我们取消安全检查
           field.setAccessible(true);
           field.set(targetObject, "JavaGuide");
    
           /**
            * 调用 private 方法
            */
           Method privateMethod = targetClass.getDeclaredMethod("privateMethod");
           //为了调用private方法我们取消安全检查
           privateMethod.setAccessible(true);
           privateMethod.invoke(targetObject);
       }
   }
    
   

输出：

publicMethod
privateMethod
I love JavaGuide
value is JavaGuide

注意 : 有读者提到上面代码运行会抛出 ClassNotFoundException 异常,具体原因是你没有下面把这段代码的包名替换成自己创建的 TargetObject 所在的包 。

Class<?> targetClass = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");