让我敬而远之的Java反射机制原来没有那么难

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前言类加载

类加载步骤 反射技术

Class对象Field类Method类 关于双亲委派机制 前言

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间借助于Reflection API取得任何类得内部信息，并能够直接操作任意对象得内部属性和方法（包括私有）。

加载完类之后，在方法区中就会产生一个Class类型对象，这个对象就包含了完整得类得结构信息。我们可以通过这个对象看到类得结构。这个对象就像就像一面镜子，透过这个镜子可以看到类得结构，所以，我们形象得称之为：反射。

所以我们首先简单的讲一下类加载，然后在讲反射机制。

类加载 类加载步骤

分为三步：加载、链接、初始化

加载Loading
作用：在内存中生成一个代表这个类的Class对象，作为方法区中这和类的各种数据的访问入口。

什么时候加载？
- new
- Class.forName（“包名.类名”）

怎么加载？

Bootstrap(根加载器，加载$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar包内的class文件，包含java运行环境所需的基础类)ExtClass（加载$JAVA_HOME/jre/lib/ext/.jar目录下的class文件）AppClass（用于`加载当前应用的classpath的所有类）

链接 linking
该过程分三个阶段：验证、准备、解析

验证：验证阶段用于确保加载的Class文件的字节流包含的信息是否符合虚拟机要求，保证其合法性。准备阶段： 为类变量（静态变量）分配内存并跟根据对象类型赋对应的默认值。解析阶段：用于将符号引用转换为直接引用。

初始化 initialization

执行类的构造方法的过程

反射技术

运行时动态访问对象的属性和方法。

Class对象

上面我们简单的了解了以下类加载机制。
那我们如何得到Class对象呢？

通常我们又三种方法：

第一种,使用 Class.forName 静态方法。 前提:已明确类的全路径名。

第二种,使用 .class 方法。 说明:仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class

第三种,使用类对象的 getClass() 方法。 适合有对象示例的情况下

代码：

package com.dyit.clazz;public class GetClass {//定义一个内部类static class A {public A() {}public void print() {System.out.println("内部类");}}public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {//得到class对象System.out.println(A.class);A b = new A();System.out.println(b.getClass());System.out.println(Class.forName("com.dyit.clazz.GetClass$A"));}}

结果截图：

那我们拿到Class对象可以干什么呢？

之前我们类的实例化有三种方式：

new 关键字克隆反序列化

现在我们可以通过类的Class对象创建类的实例

通过Class.newInstance()可以得到类的实例;
可以通过Class.getSimpleName()得到类的名称

代码如下：

package com.dyit.clazz;public class ClassDemo {//定义一个内部类static class A {public A() {}public void print() {System.out.println("内部类");}}public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {//得到Class对象Class a = A.class;//得到类的名称System.out.println(a.getName());System.out.println(a.getSimpleName());//创建实例A b = a.newInstance();//调用方法 b.print();}}

结果：

Field类

描述类中的属性，（数值）域

首先通过Class对象得到所有的属性
Class.getDeclaredFields()

通过设置field.setAccessible(true)可以访问私有属性.
field.get(c) 得到c关于这和属性的值
field.getName()得到属性的名称
field.getType()得到属性的类型
field.getType().getSimpleName()得到属性的简单名称

可以通过set方法设置对象属性的值：field.set(c, 999.99)

代码：

package com.dyit.field;import java.lang.reflect.Field;public class FieldDemo {static class Car {private String brand;private String color;private double price;public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}public void setColor(String color) {this.color = color;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Car [brand=" + brand + ", color=" + color + ", price=" + price + "]";}}public static void main(String[] args) throws Exception, IllegalAccessException {Car c = new Car();c.setBrand("bwm");c.setColor("白色");c.setPrice(666.66);System.out.println(c);//得到类对象Class clazz = Car.class;//得到全部的属性Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();for (Field field : fields) {field.setAccessible(true);//设置为可以访问System.out.println(field.get(c));//得到对象c的属性System.out.println(field.getName());//得到属性的名称System.out.println(field.getType());//类型System.out.println(field.getType().getSimpleName());if (field.getType().getSimpleName().equals("double")) {field.set(c, 999.99);}}System.out.println(c);}}

结果截图：

Method类

通过Class对象得到关于类的方法
clazz.getDeclaredMethods()
通过getMrthod方法得到类的方法，参数为方法名和方法的参数类型
比如： clazz.getMethod("run");
clazz.getMethod("setColor", String.class);

然后通过invoke（）方法调用方法 参数实例。

代码：

package com.dyit.method;import java.lang.reflect.Method;public class MethodDemo {static class Car {private String brand;private String color;private double price;public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}public void setColor(String color) {this.color = color;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Car [brand=" + brand + ", color=" + color + ", price=" + price + "]";}public String getBrand() {return brand;}public String getColor() {return color;}public double getPrice() {return price;}public void run() {System.out.println("跑起来的");}}public static void main(String[] args) throws Exception, SecurityException {Car c = new Car();c.setBrand("bwm");c.setColor("red");c.setPrice(666.666);System.out.println(c);Class clazz = Car.class;Method[] Methods = clazz.getDeclaredMethods();Method method = clazz.getMethod("run");method.invoke(c);Method setMethod = clazz.getMethod("setColor", String.class);setMethod.invoke(c, "黑色");System.out.println(c);Method getMethod = clazz.getMethod("getColor");Object value = getMethod.invoke(c);System.out.println(value);Method setMethod1 = clazz.getMethod("setPrice", double.class);setMethod1.invoke(c, 99.6666);System.out.println(c);}}

运行结果：

关于双亲委派机制

所谓的 双亲委派机制就是：当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此。只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的Class），子类加载器才会尝试自己去加载。
实例：
在src/main/java目录下新建java.lang包，然后在该包下新建一个String类

代码如下：

package java.lang; public class String { public static void main(String[] args) { System.out.println("helo"); } }

程序输出结果：

错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为: public staticvoid main(String[] args) 否则 JavaFX
应用程序类必须扩展javafx.application.Application

什么意思呢？明明在类中我们有main方法为什么说找不到呢？

所以上面的例子中，AppClassLoader委派给它的父类ExtClassLoader去加载，ExtClassLoader又委托给它的父类BootstrapClassLoader去加载。BootstrapClassLoader从它的加载路径$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar 下找到了 java.lang.String 类，即rt.jar包下的String类，而该类里并没有main方法，所以便抛出了如上异常。

优点：

采用双亲委派的好处是：不管那个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类（根）加载器进行加载。这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同一个string对象，所以我们自定义的java类并不会去污染jdk自带的类，这种保护机制也叫做沙箱安全机制

关于更多关于JVM的知识请看：JVM详解