【Java 数据结构】反射

1 定义

Java的反射（reflection）机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任
意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信
息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射（reflection）机制

2 用途(了解)

1. 在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统
   应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法 。
2. 反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无
   论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的
   就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

3 反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new
Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实
信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

4 反射相关的类（重要）

4.1 Class类(反射机制的起源 )

代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 .

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 .

4.1.1 Class类中的相关方法(方法的使用方法在后边的示例当中)

• (重要)常用获得类相关的方法
  
• (重要)常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)
  
• (了解)获得类中注解相关的方法

• (重要)获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）
  
• (重要)获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method相关）
  

4.2 反射示例

4.2.1 获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。

第一种，使用 Class.forName(“类的全路径名”); 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

示例：

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "bit";
    //公有属性age
    public int age = 18;
    //不带参数的构造方法
    public Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    private Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Student(String,name)");
    }
    private void eat(){
        System.out.println("i am eat");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("i am pig");
    }
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
/*
1.通过getClass获取Class对象
*/
        Student s1 = new Student();
        Class c1 = s1.getClass();
/*
2.直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高
这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
*/
        Class c2 = Student.class;
/*
3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，
但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
*/
        Class c3 = null;
        try {
//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径
            c3 = Class.forName("Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
//一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的
//c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是true
        System.out.println(c1.equals(c2));
        System.out.println(c1.equals(c3));
        System.out.println(c2.equals(c3));
    }
}

4.2.2 反射的使用

接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解

注意：所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面。

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;


public class ReflectClassDemo {
// 创建对象
public static void reflectNewInstance() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
Object objectStudent = classStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
System.out.println("获得学生对象："+student);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
//注意传入对应的参数
Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//Constructor declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();
//设置为true后可修改访问权限
declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("高博",15);
//Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
    System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);
} catch (Exception ex) {
    ex.printStackTrace();
}
}
    // 反射私有属性
    public static void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
            Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
            field.setAccessible(true);
//可以修改该属性的值
            Object objectStudent = classStudent.newInstance();
            Student student = (Student) objectStudent;
            field.set(student,"小明");
            String name = (String) field.get(student);
            System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    // 反射私有方法
    public static void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
            Method methodStudent = classStudent.getDeclaredMethod("function",String.class);
            System.out.println("私有方法的方法名为："+methodStudent.getName());
//私有的一般都要加
            methodStudent.setAccessible(true);
            Object objectStudent = classStudent.newInstance();
            Student student = (Student) objectStudent;
            methodStudent.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
//reflectNewInstance();
//reflectPrivateConstructor();
//reflectPrivateField();
        reflectPrivateMethod();
    }
}

5、反射优点和缺点

优点：

1. 对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法
2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。具体参考这里：http://www.imooc.com/article/293679
2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂 。