“JAVA反射机制详解”

什么是反射？

反射是与正射相对应的，正射就是在使用某个类之前就已经知道了这个类的类型等等，可以直接使用new关键字调用构造方法进行初始化，之后就可以正常使用这个类的的对象了
Java 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类中的所有属性和方法，对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java 语言的反射机制。

反射的特点

1. 运行时类信息访问：反射允许程序在运行时获取类的完结构信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、构造函数、方法和字段等等
2. 动态对象创建:可以使用反射API动态地创建对象实例，即使在编译时不知道具体的类名。这是通过Class类的newInstance()方法或Constructor对象的newnstance()方法实现的。
3. 动态方法调用:可以在运行时动态地调用对象的方法，包括私有方法。这通过Method类的invoke()方法
   实现，允许你传入对象实例和参数值来执行方法。
   4.访问和修改字段值:反射还允许程序在运行时访问和修改对象的字段值，即使是私有的。这是通过Field类的qet()和set()方法完成的

反射的缺点

破坏封装:由于反射允许访问私有字段和私有方法，所以可能会破坏封装而导致安全问题
性能开销:由于反射涉及到动态解析，因此无法执行Java 虚拟机优化，再加上反射的写法的确要复杂得多，所以性能要比“正射”差很多，在一些性能敏感的程序中应该避免使用反射。

反射的应用场景

1. 通用框架中加载配置文件：类似spring、springboot等，为了保持通用性，通过不同的配置文件来加载不同的对象，比如数据库驱动等等
2. 动态代理：在面向切面编程中，需要拦截特定的方法，就会选择动态代理的方式，动态代理的底层实现就是利用了反射
3. 注解：注解本身不会直接影响程序的执行，但可以通过反射机制在运行时获取和处理这些注解

反射的基本使用

在 Java 中，Class 对象是一种特殊的对象，它代表了程序中的类和接口。Java 中的每个类型（包括类、接口、数组以及基础类型）在 JVM 中都有一个唯一的 Class 对象与之对应。这个 Class 对象被创建的时机是在 JVM 加载类时，由 JVM 自动完成。Class 对象中包含了与类相关的很多信息，如类的名称、类的父类、类实现的接口、类的构造方法、类的方法、类的字段等等。这些信息通常被称为元数据（metadata）。

获取类的Class对象

共有三种方法：

1. 通过类的全名获取Class对象

   Class clazz = Class.forName("com.xxx");

2. 通过 Class 对象获取构造方法 Constructor 对象

   Constructor constructor = clazz.getConstructor();

3. 通过 Constructor 对象初始化反射类对象

   Object object = constructor.newInstance();

4. 获取要调用的方法的 Method 对象

   Method setNameMethod = clazz.getMethod("setName", String.class);
   Method getNameMethod = clazz.getMethod("getName");

5. 通过 invoke() 方法执行

   setNameMethod.invoke(object, "zhangsan");
   getNameMethod.invoke(object)

反射底层机制

使用反射，必须要获得反射类的Class对象，每一个类只有一个Class对象，无论这个类生成了多少个对象。这个Class对象是由JAVA虚拟机生成的，由它来获取这个类的所有结构信息
也就是说，java.lang.Class 是所有反射 API 的入口
但是方法的反射调用都是通过Method对象的invoke()方法完成的

public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
        InvocationTargetException {
    // 如果方法不允许被覆盖，进行权限检查
    if (!override) {
        if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            // 检查调用者是否具有访问权限
            checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
        }
    }
    // 获取方法访问器（从 volatile 变量中读取）
    MethodAccessor ma = methodAccessor;
    if (ma == null) {
        // 如果访问器为空，尝试获取方法访问器
        ma = acquireMethodAccessor();
    }
    // 使用方法访问器调用方法，并返回结果
    return ma.invoke(obj, args);
}

invoke() 方法实际上是委派给 MethodAccessor 接口来完成的

MethodAccessor 接口有三个实现类，其中的 MethodAccessorImpl 是一个抽象类，另外两个具体的实现类 NativeMethodAccessorImpl 和 DelegatingMethodAccessorImpl 继承了这个抽象类。
NativeMethodAccessorImpl：通过本地方法来实现反射调用；
DelegatingMethodAccessorImpl：通过委派模式来实现反射调用；

invoke() 方法在执行的时候，会先调用 DelegatingMethodAccessorImpl，然后调用 NativeMethodAccessorImpl，最后再调用实际的方法

为什么不直接调用本地实现呢？

之所以采用委派实现，是为了能够在本地实现和动态实现之间切换。动态实现是另外一种反射调用机制，它是通过生成字节码的形式来实现的。如果反射调用的次数比较多，动态实现的效率就会更高，因为本地实现需要经过 Java 到 C/C++ 再到 Java 之间的切换过程，而动态实现不需要；但如果反射调用的次数比较少，反而本地实现更快一些。而这个临界点默认是15次，可以通过 -Dsun.reflect.inflationThreshold 参数类调整

反射常用的API

Class.forName()，参数为反射类的完全限定名。

类名 + .class，只适合在编译前就知道操作的 Class。

获取构造器、字段、方法等

getConstructor()：返回反射类的特定 public 构造方法，可以传递参数，参数为构造方法参数对应 Class 对象；缺省的时候返回默认构造方法。
getDeclaredConstructor()：返回反射类的特定构造方法，不限定于 public 的。
getConstructors()：返回类的所有 public 构造方法。
getDeclaredConstructors()：返回类的所有构造方法，不限定于 public 的。
获取字段和方法都是类似，换成Field或者Method就行

注意，如果反射访问私有字段和（构造）方法的话，需要使用 Constructor/Field/Method.setAccessible(true) 来绕开 Java 语言的访问限制

注：参考javabetter和xiaolincoding，侵删