Java编程：一步步教你如何深入了解神秘的Java反射机制

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1. 简介

定义：Java语言中 一种动态（运行时）访问、检测 & 修改它本身的能力

作用：动态（运行时）获取类的完整结构信息 & 调用对象的方法

类的结构信息包括：变量、方法等

正常情况下，Java类在编译前，就已经被加载到JVM中；而反射机制使得程序运行时还可以动态地去操作类的变量、方法等信息

2. 特点

2.1 优点

灵活性高。因为反射属于动态编译，即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。

编译方式说明：

1. 静态编译：在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象

2. 动态编译：运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性

2.2 缺点

执行效率低

因为反射的操作 主要通过JVM执行，所以时间成本会高于直接执行相同操作

因为接口的通用性，Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。

编译器难以对动态调用的代码提前做优化，比如方法内联。

反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销。

容易破坏类结构

因为反射操作饶过了源码，容易干扰类原有的内部逻辑

3. 应用场景

动态获取类文件结构信息（如变量、方法等） & 调用对象的方法

常用的需求场景有：动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等

下文会用实际例子详细讲解

4. 具体使用

4.1 Java反射机制提供的功能

4.2 实现手段

反射机制的实现 主要通过操作java.lang.Class类

下面将主要讲解 java.lang.Class 类

4.2.1 java.lang.Class 类

定义：java.lang.Class类是反射机制的基础

作用：存放着对应类型对象的 运行时信息

每种类型的Class对象只有1个 = 地址只有1个

Java反射机制的实现除了依靠Java.lang.Class类，还需要依靠：Constructor类、Field类、Method类，分别作用于类的各个组成部分：

4.3 使用步骤

在使用Java反射机制时，主要步骤包括：

1. 获取 目标类型的Class对象

2. 通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象

3. 通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息，并进行后续操作

下面，我将详细讲解每个步骤中的使用方法。

步骤1：获取 目标类型的Class对象

此处额外讲一下java.lang.reflect.Type类

java.lang.reflect.Type是 Java中所有类型的父接口

这些类型包括:

之间的关系如下

步骤2：通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象

步骤3：通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数、方法 & 属性的具体信息 & 进行操作

至此，关于Java反射机制的步骤说明已经讲解完毕。

4.4 特别注意：访问权限问题

背景

反射机制的默认行为受限于Java的访问控制

如，无法访问（ private ）私有的方法、字段

冲突

Java安全机制只允许查看任意对象有哪些域，而不允许读它们的值

若强制读取，将抛出异常

解决方案

脱离Java程序中安全管理器的控制、屏蔽Java语言的访问检查，从而脱离访问控制

具体实现手段：使用Field类、Method类 & Constructor类对象的setAccessible()