java反射

反射

利用反射机制，可以通过外部文件配置，在不修改源码的情况下控制程序，符合设计模型中OCP原则

反射机制允许程序在执行期间借助于ReflectionAPI取得任何类的内部信息（成员变量、构造器、成员方法等），并能操作对象的属性及方法。
加载类之后，在堆中产生了一个Class类型的对象，这个对象包括了类的完整结构信息。这个对象就像一面镜子，通过这个镜子看到类的结构，所以称之为：反射
反射可以做到的事：
- 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
- 在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
- 生成动态代理
使用反射后，程序的执行速度会受到影响

反射相关的类

常用的反射相关的类都在java.lang包中

Class:代表一个类，表示某个类加载后在堆中的对象
reflect.Method:类的方法
reflect.Field:类的成员变量，不能得到private属性
reflect.Constructor:构造器

Class类

Class类也是继承Object的类
Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
对于某个类的Class对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次（比如在使用反射加载类对象之前已经实例化过一次该类，就不会再调用loadClass方法）
Class对象存放在堆中
类的字节码二进制数据存放在方法区，称为类的元数据

常用方法

方法名	功能
static Class forName（）	返回指定类名的Class对象
Object newInstance()	返回Class对象的一个实例
String gatName()	返回Class对象所表示的实体（类，接口，基本类型等）的名称
Class getSuperClass()	返回其父类
Constructor[] getConstructors()	返回本类的构造器
ClassLoader getClassLoader()	返回类的加载器
Field[] getFields()	返回所有public修饰的属性，包括本类及父类
Field[] getDeclaredFields()	返回本类所有属性
Method[] getMethods()	返回所有public修饰的方法，包括本类及父类
Method[] getDeclaredMethods()	返回本类所有方法

获取Class对象

若已知一个类的完整路径“包名.类名”，可以通过Class类的forName()获取。应用场景：配置文件，读取类全路径，加载类
若已知具体的类，可以通过类.class获取，该方式也可以获取基本数据类型的Class对象。应用场景：用于参数传递，如通过反射的对应构造器对象。
如果已经有该类的实例，可以通过对象.getClass()获取Class对象
通过类加载器获取：

ClassLoader classLoader = test.getClass().getClassLoader();

Class cls = classLoader.loadClass(classAllPath); // classAllPath为类的完整路径

基本数据类型的包装类（Integer，Boolean等）可以通过.TYPE获取Class对象

类加载

类加载分为静态加载和动态加载。

静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，哪怕不一定会用到这个类，也会加载

动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类就不会报错，反射使用的就是动态加载方案

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Scanner scanf = new Scanner(System.in);
        int num = scanf.nextInt();
        switch(num){
            case 1:
                Dog dog = new Dog();	// 静态加载，哪怕可能不会使用到这个类也会加载，会直接报错
                dog.method();
                break;
            case 2:
                Class cls = Class.forName("Dog");	// 动态加载，当使用到的时候才会报错
                Object obj = cls.newInstance();
                Method m = cls.getMethod("method");
                m.invoke();
                break;
            default:
                System.exit(0);
        }
    }
}

类加载的过程

大体流程如下图所示。

首先对源码进行编译，生成字节码文件，在运行时进入类加载，由类加载器将类的class文件读入内存，并创建一个Class对象。

然后进入连接阶段，把二进制数据合并到JRE中，验证：对文件安全性进行验证，准备：对静态变量进行默认初始化并分配空间，解析：把符号引用转成直接引用（地址引用）。最后进行初始化，由JVM负责，执行<clinit>()方法。

<clinit>()方法是由编译器按照语句在源文件中出现的顺序，依次自动收集类中所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并。虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确的加锁，同步。如果多个线程同时去初始化一个类，同一时间内只允许一个线程执行此方法。

Field类常用方法

方法名	功能
getModifiers()	以int形式返回修饰符
getType()	以Class形式获取返回类型
getName()	返回属性名
getParameterTypes()	以Class[] 返回参数类型数组

注：在getModifiers()方法中，返回的int形式为：默认是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16。如果有多个修饰符就代数相加。

反射暴破

使用反射机制访问private属性、方法、构造器，称为暴破（暴力破解），可以破坏封装特性。

示例

public class Test{
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取person类的Class对象
        Class<?> person = Class.forName("Person");

        Object o1 = person.getDeclaredConstructor().newInstance();  // 创建无参实例

        // 创建private有参实例
        Constructor<?> privateConstructor = person.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        privateConstructor.setAccessible(true); // 暴破
        Object o = privateConstructor.newInstance("Mary", 18);

        Field name = person.getDeclaredField("name");   // 获取name属性
        name.set(o, "Jack");    // 修改name
        Method toString = person.getMethod("toString");     // 获取toString方法
        // 如果方法有返回值，统一返回Object，但是运行类型和方法定义的返回类型一致
        System.out.println(toString.invoke(o));

        // 获取private属性age
        Field age = person.getDeclaredField("age");
        age.setAccessible(true);    // 暴破
        age.set(o, 23); // 修改age
        System.out.println(age.get(o)); // 获取age的值

        // 获取private方法say，如果方法中要求传参，则需要在后面输入参数对应的Class类
        Method say = person.getDeclaredMethod("say", String.class, int.class);
        say.setAccessible(true);    // 暴破
        say.invoke(o1, "success", 1);  // 激活方法并传入参数
    }
}

// 测试类
class Person{
    public String name;
    private static int age;

    public Person() {}

    private Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    private void say(String word, int num){
        System.out.println("调用say方法：" + word);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", " + "age=" + age + "]";
    }
}