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優(yōu)質(zhì)文章，第一時(shí)間送達(dá)

作者 | Deep Blue

來源 | urlify.cn/rqU36f

1、Java的編譯過程

談及反射，不得不先了解一下，java的整個(gè)編譯過程，整體的java編譯過程可以參考之前的一篇一個(gè)java文件被執(zhí)行的歷程

這里我們只針對(duì) 對(duì)象這一層級(jí)來討論，一個(gè)java文件，我們經(jīng)過編譯，會(huì)得出一個(gè) 字節(jié)碼文件（.class），這時(shí)候，進(jìn)入解釋階段，編譯器會(huì)將這個(gè).class加載進(jìn)內(nèi)存中，此時(shí)，它首先會(huì)生成一個(gè) Class對(duì)象。

2、Class對(duì)象與對(duì)象形成的過程

2.1Class對(duì)象

在java世界里，一切皆對(duì)象。從某種意義上來說，java有兩種對(duì)象：實(shí)例對(duì)象和Class對(duì)象。對(duì)于每個(gè)類而言，JRE 都為其保留一個(gè)不變的 Class 類型的對(duì)象。

Class對(duì)象會(huì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

Class 對(duì)象只能由系統(tǒng)建立對(duì)象
一個(gè)類在 JVM 中只會(huì)有一個(gè)Class實(shí)例
–每個(gè)類的實(shí)例都會(huì)記得自己是由哪個(gè) Class 實(shí)例所生成

class對(duì)象包含的信息有：

數(shù)據(jù)成員名
內(nèi)部方法
構(gòu)造方法
集成自哪個(gè)接口、類

2.2對(duì)象的形成過程

我們的實(shí)例對(duì)象是通過Class對(duì)象來創(chuàng)建的。

每一個(gè)類都有一個(gè)Class對(duì)象，每當(dāng)編譯一個(gè)新類就產(chǎn)生一個(gè)Class對(duì)象，基本類型 (boolean, byte, char, short, int, long, float, and double)有Class對(duì)象，數(shù)組有Class對(duì)象，就連關(guān)鍵字void也有Class對(duì)象（void.class）。Class對(duì)象對(duì)應(yīng)著java.lang.Class類，如果說類是對(duì)象抽象和集合的話，那么Class類就是對(duì)類的抽象和集合。

Class類沒有公共的構(gòu)造方法，Class對(duì)象是在類加載的時(shí)候由Java虛擬機(jī)以及通過調(diào)用類加載器中的 defineClass 方法自動(dòng)構(gòu)造的，因此不能顯式地聲明一個(gè)Class對(duì)象。

在類加載階段，類加載器首先檢查這個(gè)類的Class對(duì)象是否已經(jīng)被加載。如果尚未加載，默認(rèn)的類加載器就會(huì)根據(jù)類的全限定名查找.class文件。在這個(gè)類的字節(jié)碼被加載時(shí)，它們會(huì)接受驗(yàn)證，以確保其沒有被破壞，并且不包含不良java代碼。一旦某個(gè)類的Class對(duì)象被載入內(nèi)存，我們就可以它來創(chuàng)建這個(gè)類的所有對(duì)象。

3、反射的本質(zhì)及應(yīng)用

　　上面的基礎(chǔ)了解完畢，我們進(jìn)入今天的主體，何為反射。

所謂反射，官方的定義是：指計(jì)算機(jī)程序在運(yùn)行時(shí)（runtime）可以訪問、檢測(cè)和修改它本身狀態(tài)或行為的一種能力。通俗說，反射就是程序在運(yùn)行的時(shí)候能夠“觀察”并且修改自己的行為，是程序?qū)ψ陨淼姆此?、自檢、修改。

　　理解反射，首先得知道它的對(duì)立面，“正射”

3.1“正射”

前面說到了Class對(duì)象，每個(gè)類的運(yùn)行時(shí)的類型信息就是用Class對(duì)象表示的。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建唯一一個(gè)Class對(duì)象，它包含了與類有關(guān)的信息。此時(shí)的java文件（一個(gè)類）處于一個(gè)中間狀態(tài)，并不是我們使用的對(duì)象，只有當(dāng)我們使用 “ new Object（）”時(shí)，才會(huì)在JVM堆中根據(jù)這個(gè)Class對(duì)象來產(chǎn)生真正供我們使用的實(shí)例對(duì)象。其實(shí)也就是上面部分的對(duì)象的形成過程。

正射的使用意義是，我事先定義了一個(gè)對(duì)象的某些東西，然后當(dāng)我需要的時(shí)候，我會(huì)通知內(nèi)存去創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象，然后我事先知道這個(gè)對(duì)象有什么，所以我會(huì)精準(zhǔn)的調(diào)用它的某個(gè)方法，某個(gè)成員變量。

用一個(gè)我們習(xí)以為常的demo來舉一下例：

class Human {
    String name;
    int age;
    String nation;
    Human(String name,int age,String nation) {
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.nation=nation;
    }
    void changeName(String name){
        this.name=name;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Human human=new Human("張三",22,"中國(guó)");
        human.changeName("李四");
    }
}

在上面Main類的main方法中，我之所以可以寫human.changeName(“張三”) 是因?yàn)镠uman類也是我自己寫的，我清楚的知道，human作為Human的實(shí)例對(duì)象，可以調(diào)用changeName方法，如果我手抖寫了調(diào)用changeNamee方法，我也會(huì)立即改回來，因?yàn)槲抑繦uman里沒有這個(gè)方法。假如我不知道Human里有沒有一個(gè)改名字的方法，即Human類對(duì)我來說是不透明的第三方類，我嘗試性的在程序中調(diào)用了一個(gè)newName方法，保存、編譯。這時(shí)候編譯器會(huì)通知我，這樣寫程序是不對(duì)的，Human里沒有一個(gè)叫newName的方法，編譯失敗。

3.2反射

假如此時(shí)我只想使用對(duì)象某一個(gè)方法，某一個(gè)成員變量，而不想用其他的部分，這時(shí)候如果用“正射”（走正常的對(duì)象創(chuàng)建過程，new一下），就會(huì)被迫創(chuàng)建一個(gè)完整的該對(duì)象（有一說一，有點(diǎn)浪費(fèi)），此時(shí)我可以根據(jù)類的全路徑+名稱，去內(nèi)存中拿出這個(gè)類的Class對(duì)象，根據(jù)這個(gè)Class對(duì)象，靈活的去獲取這個(gè)類片面的信息。這種在運(yùn)行時(shí)訪問、修改對(duì)象的狀態(tài)和行為，可以給程序帶來極大的靈活性。這便是反射

3.3反射可提供的功能

在運(yùn)行時(shí)判斷任意一個(gè)對(duì)象所屬的類。
在運(yùn)行時(shí)構(gòu)造任意一個(gè)類的對(duì)象。
在運(yùn)行時(shí)判斷任意一個(gè)類所具有的成員變量和方法。
在運(yùn)行時(shí)調(diào)用任意一個(gè)對(duì)象的方法。
生成動(dòng)態(tài)代理。

詳細(xì)的API使用，可以查閱java的官方文檔。

3.4反射的使用

　　使用Java注解配合反射可以開發(fā)出各種工具、框架。例如，Spring中的注解、工廠模式中創(chuàng)建對(duì)象的方式等

這里實(shí)現(xiàn)一個(gè)用自定義注解 @AutoField 實(shí)現(xiàn)為屬性賦值。

定義注解@AutoField

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AutoField {
    String value() default "";
}

編寫解析類。BeanFactory中的createBean方法通過反射拿到注解 @AutoField的值并賦給對(duì)象。

public class BeanFactory {
    public static <T> T createBean(Class<T> clazz) {
        T o = null;
        try {
            o = clazz.newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            if (declaredField.isAnnotationPresent(AutoField.class)) {
                AutoField AutoField = declaredField.getAnnotation(AutoField.class);
                if (!declaredField.isAccessible())
                    declaredField.setAccessible(true);
                try {
                    if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("String"))
                        declaredField.set(o, AutoField.value());
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("byte"))
                        declaredField.set(o, Byte.parseByte(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("short"))
                        declaredField.set(o, Short.parseShort(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("int"))
                        declaredField.set(o, Integer.parseInt(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("long"))
                        declaredField.set(o, Long.parseLong(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("float"))
                        declaredField.set(o, Float.parseFloat(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("double"))
                        declaredField.set(o, Double.parseDouble(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("long"))
                        declaredField.set(o, Long.parseLong(AutoField.value()));
                    else if (declaredField.getType().getSimpleName().equals("boolean"))
                        declaredField.set(o, Boolean.parseBoolean(AutoField.value()));
                    else
                        throw new RuntimeException(declaredField.getName() + " of " + clazz.getName() + " is not a value field");
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }

            }
        }
        return o;
    }
}

　　定義實(shí)體類

public class Teacher {

  @AutoField("12223")
  private int id;

  @AutoField("Zhang")
  private String name;

  @AutoField("20")
  private int age;

  @AutoField("false")
  private boolean isProfessor;

  @AutoField("G")
  private String sex;

  @AutoField("CQU")
  private String school;

  public int getId() {
    return id;
  }

  public String getName() {
    return name;
  }

  public int getAge() {
    return age;
  }

  public boolean isProfessor() {
    return isProfessor;
  }

  public String getSex() {
    return sex;
  }

  public String getSchool() {
    return school;
  }

  public void setId(int id) {
    this.id = id;
  }

  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }

  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }

  public void setProfessor(boolean professor) {
    isProfessor = professor;
  }

  public void setSex(String sex) {
    this.sex = sex;
  }

  public void setSchool(String school) {
    this.school = school;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "Teacher{" +
      "id=" + id +
      ", name='" + name + '\'' +
      ", age=" + age +
      ", isProfessor=" + isProfessor +
      ", sex=" + sex +
      ", school='" + school + '\'' +
    '}';
  }
}

測(cè)試

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Teacher teacher = BeanFactory.createBean(Teacher.class);
        System.out.println(teacher);
    }

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淺談Java的反射原理