一、概念

        Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

        加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以我们形象的称之为：反射。

         动态语言是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。

        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

                在运行时构造任意一个类的对象

                在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

                在运行时获取泛型信息

                在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法

                在运行时处理注解

                生成动态代理

        主要API：

                java.lang.Class:代表一个类

                java.lang.reflect.Method:代表类的方法

                java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量

                java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器

二、获取Class类的实例

 1.java.lang.Class类的理解

        1）类的加载过程：
                程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
                接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件
加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类就作为Class的一个实例。

        2）换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
        3）加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式
来获取此运行时类。

2.获取Class实例的方式

        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class cls1 = Person.class;
       
        //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class cls2 = p1.getClass();
 
        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        Class cls3 = Class.forName("com.java.Person");

        一般使用第三种方式，这样才体现了动态性。

3.Class的常用方法 

 4.哪些类型有Class对象？

        （1）class： 外部类，成员(成员内部类，静态内部类)，局部内部类，匿名内部类

        （2）interface：接口

        （3）[]：数组

        （4）enum：枚举

        （5）annotation：注解@interface

        （6）primitive type：基本数据类型

        （7）void

  Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Comparable.class;
        Class c3 = String[].class;
        Class c4 = int[][].class;
        Class c5 = ElementType.class;
        Class c6 = Override.class;
        Class c7 = int.class;
        Class c8 = void.class;
        Class c9 = Class.class;
 
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        Class c10 = a.getClass();
        Class c11 = b.getClass();
        // 注：只要数组的元素类型与维度一样，就是同一个Class！！！
        System.out.println(c10 == c11);

三、类的加载与ClassLoader

1.类的加载过程

        类加载器的作用：

                 1）类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

                 2）类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器 中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

       //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
 
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
 
        //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类。
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent()；
        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
 
        //关于类加载器的一个主要方法：getResourceAsStream(String str):获取类路径下的指定文件的输入流
            Properties pros =  new Properties();
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
            ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
            InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
            pros.load(is);

        当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

        1）加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时 数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的过程需要类加载器参与。

        2）链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

                验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题

                准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配。

                解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。

        3）初始化：

                执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）。

                当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。

                虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

 2.类何时初始化

        1）类的主动引用（一定会发生类的初始化）

                当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类

                new一个类的对象

                调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法

                使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用

                当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类

        2）类的被动引用（不会发生类的初始化）

                当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化

                当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化

                通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

                引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）

四、创建运行时类的实例

        创建运行时类的对象：调用Class对象的newInstance()

        方法要求：

                1）类必须有一个无参数的构造器。

                2）类的构造器的访问权限需要足够。

        也可以调用有参构造器初始化：

    //1.根据全类名获取对应的Class对象
     Class cls = Class.forName(“com.java.Person");
    
    //2.调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例
     Constructor con = cls.getConstructor(String.class,Integer.class);
    //3.通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性
     Person p = (Person) con.newInstance("Peter",20);

五、获取运行时类的结构

        以下内容了解即可，用到再查。

1.所实现的全部接口

                public Class[] getInterfaces()

2.所继承的父类

                public Class getSuperclass()

3.全部的构造器

                public Constructor[] getConstructors() 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。

                public Constructor[] getDeclaredConstructors() 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。

                 Constructor类中：

                        取得修饰符: public int getModifiers();

                        取得方法名称: public String getName();

                        取得参数的类型：public Class[] getParameterTypes();

4.全部的方法

                 public Method[] getDeclaredMethods() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法                  public Method[] getMethods() 返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法

                Method类中：

                        public Class getReturnType()取得全部的返回值

                        public Class[] getParameterTypes()取得全部的参数

                        public int getModifiers()取得修饰符

                        public Class[] getExceptionTypes()取得异常信息

5.全部的Field

                public Field[] getFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。  

                public Field[] getDeclaredFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。                   

                Field方法中：

                        public int getModifiers() 以整数形式返回此Field的修饰符

                        public Class getType() 得到Field的属性类型

                        public String getName() 返回Field的名称。

6. Annotation相关

                 getAnnotation(Class annotationClass)

                 getDeclaredAnnotations()  

7.泛型相关

                获取父类泛型类型：Type getGenericSuperclass()

                泛型类型：ParameterizedType

                获取实际的泛型类型参数数组：getActualTypeArguments()

六、调用运行时类的指定结构 

1.调用方法

        通过Method类完成。步骤：

                1.通过Class类的getMethod(String name,Class…parameterTypes)方法取得 一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

                2.之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息，返回值为所调用方法的返回值

        若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法

                具体细节见下面代码：

         Class clazz = Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
 
        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
         */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);
 
        /*
        3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
         */
        Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);
 
        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");
 
        // private static void showDesc()
 
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
 
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
 

2.调用指定属性

        在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和 get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。

        public Field getField(String name) 返回此Class对象表示的类或接口指定的 public的Field。         public Field getDeclaredField(String name)返回此Class对象表示的类或接口指定的Field。         在Field中：

                public Object get(Object obj) 取得指定对象obj上此Field的属性内容

                public void set(Object obj,Object value) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

        Class clazz = Person.class;
 
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
 
        //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
 
        //2.保证当前属性是可访问的
        name.setAccessible(true);
        //3.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");