要想理解反射的原理，首先要了解什么是類型信息。JAVA讓我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)識(shí)別對(duì)象和類的信息，主要有兩種方式：一種是傳統(tǒng)的RTTI（Run-Time Type Identification)，它假定我們?cè)诰幾g時(shí)已經(jīng)知道了所有的類型信息；另一種是反射機(jī)制，它允許我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)和使用類的信息。

使用的前提條件：必須先得到代表的字節(jié)碼的Class，Class類用于表示.class文件（字節(jié)碼）

一、反射的概述

JAVA反射機(jī)制是在運(yùn)行狀態(tài)中，對(duì)于任意一個(gè)類，都能夠知道這個(gè)類的所有屬性和方法；對(duì)于任意一個(gè)對(duì)象，都能夠調(diào)用它的任意一個(gè)方法和屬性；這種動(dòng)態(tài)獲取的信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象的方法的功能稱為Java語(yǔ)言的反射機(jī)制。

要想解剖一個(gè)類，必須先要獲取到該類的字節(jié)碼文件對(duì)象。而解剖使用的就是Class類中的方法。所以先要獲取到每一個(gè)字節(jié)碼文件對(duì)應(yīng)的Class類型的對(duì)象.。

反射就是把Java類中的各種成分映射成一個(gè)個(gè)的Java對(duì)象。

例如：

一個(gè)類有：成員變量、方法、構(gòu)造方法、包等等信息，利用反射技術(shù)可以對(duì)一個(gè)類進(jìn)行解剖，把各個(gè)組成部分映射成一個(gè)個(gè)對(duì)象。

（其實(shí)：一個(gè)類中這些成員方法、構(gòu)造方法，在加入類中都有一個(gè)類來(lái)描述）

如圖是類的正常加載過(guò)程：反射的原理在于class對(duì)象。

熟悉一下加載的時(shí)候：Class對(duì)象的由來(lái)是將class文件讀入內(nèi)存，并為之創(chuàng)建一個(gè)Class對(duì)象。

Java反射機(jī)制是開(kāi)發(fā)第三方架構(gòu)的基礎(chǔ)

類的正常加載過(guò)程

二、反射的理解

反射之中包含了一個(gè)「反」字，所以想要解釋反射就必須先從「正」開(kāi)始解釋。

一般情況下，我們使用某個(gè)類時(shí)必定知道它是什么類，是用來(lái)做什么的。于是我們直接對(duì)這個(gè)類進(jìn)行實(shí)例化，之后使用這個(gè)類對(duì)象進(jìn)行操作。

如：

Phone phone = new Phone(); //直接初始化，「正射」

phone.setPrice(4);

上面這樣子進(jìn)行類對(duì)象的初始化，我們可以理解為「正」。

而反射則是一開(kāi)始并不知道我要初始化的類對(duì)象是什么，自然也無(wú)法使用 new 關(guān)鍵字來(lái)創(chuàng)建對(duì)象了。

這時(shí)候，我們使用 JDK 提供的反射 API 進(jìn)行反射調(diào)用：

Class clz = Class.forName("com.xxp.reflect.Phone");
Method method = clz.getMethod("setPrice", int.class);
Constructor constructor = clz.getConstructor();
Object object = constructor.newInstance();
method.invoke(object, 4);

上面兩段代碼的執(zhí)行結(jié)果，其實(shí)是完全一樣的。但是其思路完全不一樣，第一段代碼在未運(yùn)行時(shí)就已經(jīng)確定了要運(yùn)行的類（Phone），而第二段代碼則是在運(yùn)行時(shí)通過(guò)字符串值才得知要運(yùn)行的類（com.xxp.reflect.Phone）。

所以說(shuō)什么是反射？反射就是在運(yùn)行時(shí)才知道要操作的類是什么，并且可以在運(yùn)行時(shí)獲取類的完整構(gòu)造，并調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法。

一般情況下我們使用反射獲取一個(gè)對(duì)象的步驟：

//獲取類的 Class 對(duì)象實(shí)例

Class clz = Class.forName("com.xxp.api.Phone");

//根據(jù) Class 對(duì)象實(shí)例獲取 Constructor 對(duì)象

Constructor phoneConstructor = clz.getConstructor();

//使用 Constructor 對(duì)象的 newInstance 方法獲取反射類對(duì)象

Object phoneObj = phoneConstructor.newInstance();

而如果要調(diào)用某一個(gè)方法，則需要經(jīng)過(guò)下面的步驟：

//獲取方法的 Method 對(duì)象

Method setPriceMethod = clz.getMethod("setPrice", int.class);

//利用 invoke 方法調(diào)用方法

setPriceMethod.invoke(phoneObj, 6000);

到這里，我們已經(jīng)能夠掌握反射的基本使用。但如果要進(jìn)一步掌握反射，還需要對(duì)反射的常用 API 有更深入的理解。

三、反射的常用API

在 JDK 中，反射相關(guān)的 API 可以分為下面幾個(gè)方面：獲取反射的 Class 對(duì)象、通過(guò)反射創(chuàng)建類對(duì)象、通過(guò)反射獲取類屬性方法及構(gòu)造器。

反射常用API：

獲取反射中的Class對(duì)象

在反射中，要獲取一個(gè)類或調(diào)用一個(gè)類的方法，我們首先需要獲取到該類的 Class 對(duì)象。

在 Java API 中，獲取 Class 類對(duì)象有三種方法：

使用 Class.forName 靜態(tài)方法。當(dāng)知道某類的全路徑名時(shí)，可以使用此方法獲取 Class 類對(duì)象。用的最多，但可能拋出 ClassNotFoundException 異常。
Class c1 = Class.forName(“java.lang.String”);
直接通過(guò) 類名.class 的方式得到，該方法最為安全可靠，程序性能更高。這說(shuō)明任何一個(gè)類都有一個(gè)隱含的靜態(tài)成員變量 class。這種方法只適合在編譯前就知道操作的 Class。
Class c2 = String.class;
通過(guò)對(duì)象調(diào)用 getClass() 方法來(lái)獲取，通常應(yīng)用在：比如你傳過(guò)來(lái)一個(gè) Object類型的對(duì)象，而我不知道你具體是什么類，用這種方法。

String str = new String("Hello");

Class c3 = str.getClass();

需要注意的是：一個(gè)類在 JVM 中只會(huì)有一個(gè) Class 實(shí)例，即我們對(duì)上面獲取的 c1、c2和c3進(jìn)行 equals 比較，發(fā)現(xiàn)都是true。

通過(guò)反射創(chuàng)建類對(duì)象

通過(guò)反射創(chuàng)建類對(duì)象主要有兩種方式：通過(guò) Class 對(duì)象的 newInstance() 方法、通過(guò) Constructor 對(duì)象的 newInstance() 方法。

通過(guò) Class 對(duì)象的 newInstance() 方法。
Class clz = Phone.class;
Phone phone = (Phone)clz.newInstance();
通過(guò) Constructor 對(duì)象的 newInstance() 方法

Class clz = Phone.class;

Constructor constructor = clz.getConstructor();

Phone phone= (Phone)constructor.newInstance();

通過(guò) Constructor 對(duì)象創(chuàng)建類對(duì)象可以選擇特定構(gòu)造方法，而通過(guò) Class 對(duì)象則只能使用默認(rèn)的無(wú)參數(shù)構(gòu)造方法。下面的代碼就調(diào)用了一個(gè)有參數(shù)的構(gòu)造方法進(jìn)行了類對(duì)象的初始化。

Class clz = Phone.class;

Constructor constructor = clz.getConstructor(String.class, int.class);

Phone phone = (Phone)constructor.newInstance("華為",6666);

通過(guò)反射獲取類屬性、方法、構(gòu)造器

我們通過(guò) Class 對(duì)象的 getFields() 方法可以獲取 Class 類的屬性，但無(wú)法獲取私有屬性。

Class clz = Phone.class;
Field[] fields = clz.getFields();
for (Field field : fields) {
 System.out.println(field.getName());
}

輸出結(jié)果是：

price

而如果使用 Class 對(duì)象的 getDeclaredFields() 方法則可以獲取包括私有屬性在內(nèi)的所有屬性：

Class clz = Phone.class;
Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
 System.out.println(field.getName());
}

輸出結(jié)果是：

name

price

與獲取類屬性一樣，當(dāng)我們?nèi)カ@取類方法、類構(gòu)造器時(shí)，如果要獲取私有方法或私有構(gòu)造器，則必須使用有 declared 關(guān)鍵字的方法。

附：查閱 API 可以看到 Class 有很多方法：

getName()：獲得類的完整名字。

getFields()：獲得類的public類型的屬性。

getDeclaredFields()：獲得類的所有屬性。包括private 聲明的和繼承類

getMethods()：獲得類的public類型的方法。

getDeclaredMethods()：獲得類的所有方法。包括private 聲明的和繼承類

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：獲得類的特定方法，name參數(shù)指定方法的名字，parameterTypes 參數(shù)指定方法的參數(shù)類型。

getConstructors()：獲得類的public類型的構(gòu)造方法。

getConstructor(Class[] parameterTypes)：獲得類的特定構(gòu)造方法，parameterTypes 參數(shù)指定構(gòu)造方法的參數(shù)類型。

newInstance()：通過(guò)類的不帶參數(shù)的構(gòu)造方法創(chuàng)建這個(gè)類的一個(gè)對(duì)象。

四、反射源碼解析

當(dāng)我們懂得了如何使用反射后，今天我們就來(lái)看看 JDK 源碼中是如何實(shí)現(xiàn)反射的。或許大家平時(shí)沒(méi)有使用過(guò)反射，但是在開(kāi)發(fā) Web 項(xiàng)目的時(shí)候會(huì)遇到過(guò)下面的異常：

java.lang.NullPointerException 
...
sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
 at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:369)

可以看到異常堆棧指出了異常在 Method 的第 369 的 invoke 方法中，其實(shí)這里指的 invoke 方法就是我們反射調(diào)用方法中的 invoke。

Method method = clz.getMethod("setPrice", int.class);

method.invoke(object, 6); //就是這里的invoke方法

例如我們經(jīng)常使用的 Spring 配置中，經(jīng)常會(huì)有相關(guān) Bean 的配置：

<bean class="com.xxp.Phone">
</bean>

當(dāng)我們?cè)?XML 文件中配置了上面這段配置之后，Spring 便會(huì)在啟動(dòng)的時(shí)候利用反射去加載對(duì)應(yīng)的 Phone類。而當(dāng) Apple 類不存在或發(fā)生啟發(fā)異常時(shí)，異常堆棧便會(huì)將異常指向調(diào)用的 invoke 方法。

從這里可以看出，我們平常很多框架都使用了反射，而反射中最重要的就是 Method 類的 invoke 方法了。

五、反射總結(jié)

我們知道反射機(jī)制允許程序在運(yùn)行時(shí)取得任何一個(gè)已知名稱的class的內(nèi)部信息，包括包括其modifiers(修飾符)，fields(屬性)，methods(方法)等，并可于運(yùn)行時(shí)改變fields內(nèi)容或調(diào)用methods。那么我們便可以更靈活的編寫(xiě)代碼，代碼可以在運(yùn)行時(shí)裝配，無(wú)需在組件之間進(jìn)行源代碼鏈接，降低代碼的耦合度；還有動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)；JDBC原生代碼注冊(cè)驅(qū)動(dòng)；hibernate 的實(shí)體類；Spring的AOP等等。但是凡事都有兩面性，反射使用不當(dāng)會(huì)造成很高的資源消耗！

六、new對(duì)象和反射得到對(duì)象的區(qū)別

在使用反射的時(shí)候，必須確保這個(gè)類已經(jīng)加載并已經(jīng)連接了。使用new的時(shí)候，這個(gè)類可以沒(méi)有被加載，也可以已經(jīng)被加載。
new關(guān)鍵字可以調(diào)用任何public構(gòu)造方法，而反射只能調(diào)用無(wú)參構(gòu)造方法。
new關(guān)鍵字是強(qiáng)類型的，效率相對(duì)較高。反射是弱類型的，效率低。
反射提供了一種更加靈活的方式創(chuàng)建對(duì)象，得到對(duì)象的信息。如Spring 中AOP等的使用，動(dòng)態(tài)代理的使用，都是基于反射的。解耦。