前言

我们在编码学习或者面试过程中经常会提到反射这个概念。今天我们就简单聊一下反射。

概念

反射是什么呢？或者说，反射机制是什么呢？Java的反射机制，就是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和访问它的任意属性；这种动态获取信息，以及任意动态调用对象方法的功能称之为Java的反射机制。

类加载器

概念

ClassLoader在Java中有着非常重要的作用，它主要工作在Class装载的阶段，其重要作用是从系统外部获得Class的二进制数据流。它是Java的核心组件，所有的Class都是由ClassLoader加载的，ClassLoader负责将Class文件的二进制数据流装载进系统，然后交给Java虚拟机进行连接初始化等操作。

分类

• BootstrapClassLoader：C++编写，加载核心库java.*。
• ExtClassLoader：Java编写，加载扩展库javax.*。
• AppClassLoader：Java编写，加载程序所在目录。
• 自定义ClassLoader：Java编写，定制化加载。

自定义ClassLoader

重点关注findClass和defineClass两个方法：

package com.rubin;
import java.io.*;
/**
 * Created by rubin on 2019/5/4.
 */
public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    private String path;

    public MyClassLoader(String path) {
        this.path = path;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] cByte = this.loadClassData(name);
        return defineClass(name, cByte, 0, cByte.length);
    }

    private byte[] loadClassData(String s) {

        FileInputStream in = null;
        ByteArrayOutputStream out = null;

        try {
            in = new FileInputStream(new File(path + s + ".class"));
            out = new ByteArrayOutputStream();
            int c;
            while ((c = in.read()) != -1) {
                out.write(c);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                in.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return out.toByteArray();
    }
}

调用示例：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        MyClassLoader m = new MyClassLoader("/Users/rubin/Desktop/");
        Class c = m.findClass("Test");
        c.newInstance();
}

双亲委派机制

概念

双亲委派机制，简单来说就是在ClassLoader加载类的时候，首先查找父ClassLoader加载的类中有没有该类，有的话，就不重复加载，而是直接使用已经加载的类。如下图所示：

作用

避免重复加载相同的字节码

loadClass和forName的区别

如下图所示：

图中我们可以看到，类的加载过程分为三步：加载、链接和初始化。Class.forName方法，会执行类加载的全部步骤，而ClassLoader.loadClass只会执行类的加载过程，并不会执行链接和初始化。

常用方法

getName()

解释

获取类的类类型对象在Java虚拟机中的名称

示例

• String.class.getName() -> "java.lang.String"
• byte.class.getName() -> "byte"
• (new Object[3]).getClass().getName() -> "[Ljava.lang.Object;"
• (new int[3][4][5][6][7][8][9]).getClass().getName() -> "[[[[[[[I"

getClassLoader()

解释

获取类的类加载器

getTypeParameters()

解释

获取类的泛型数组

示例

• Map.class.getTypeParameters() -> [K, V]
• List.class.getTypeParameters() -> [E]

getSuperclass()

解释

获取类的父类（注意：如果类没有父类，将返回Object的Class，如果是接口话，调用该方法将返回null）

示例

• Map.class.getSuperclass() -> null
• HashMap.class.getSuperclass -> java.util.AbstractMap
• Object.class.getSuperclass() -> null
• HashMap[].class.getSuperclass() -> java.lang.Object

getGenericSuperclass()

解释

获取类的父类（如果有泛型也会返回父类的泛型）（注意：如果类没有父类，将返回Object的Class，如果是接口话，调用该方法将返回null）

示例

• Map.class.getGenericSuperclass() -> null
• HashMap.class.getGenericSuperclass-> java.util.AbstractMap<K, V>
• Object.class.getGenericSuperclass() -> null
• HashMap[].class.getGenericSuperclass()-> java.lang.Object

getPackage()

解释

获取类所在的包（如果没有包，将返回null，比如数组）

示例

• HashMap.class.getPackage().getName() -> java.util
• HashMap[].class.getPackage().getName() -> null

isPrimitive()

解释

判断该类是不是原始类型（八种基本类型）

getInterfaces()

解释

获取该类所实现的接口类列表（注意：只包含自己的，不包含父类实现的接口）

getGenericInterfaces()

解释

获取该类所实现的接口类型（Type）列表（如果有泛型也会返回父类的泛型）（注意：只包含自己的，不包含父类实现的接口）

getComponentType()

解释

获取数组类的元素的类类型，如果是基本类型，则返回null（提示：可以通过Array.newInstance()来反射生成数组对象）

示例：

• char.class.getComponentType() -> null
• char[].class.getComponentType() -> char
• char[] charArr = (char[])Array.newInstance(char[].class.getComponentType(), 10)

getModifiers()

解释

获取类的访问修饰符，该方法返回一个int类型的数字，通过Modifier.toString(i)来获取修饰符的文案。

示例

• Modifier.toString(Integer.class.getModifiers()) -> public final

getDeclaringClass()

解释

获取类的声明类。源码中的解释是如果此类是另外一个类中声明的属性或者方法，则返回声明类的类类型。数组或者泛型或者void等等基础类均返回null。如果该类不是另一个类中声明的变量或者方法，则返回null。

示例

• HashMap.class.getDeclaringClass() -> null

getSimpleName()

解释

获取类在源码中的名称（不包含包的名称），如果是数组，将返回类的名称并拼接上[]，如果是匿名内部类，则返回空串。

示例

• HashMap.class.getSimpleName() -> HashMap
• HashMap[].class.getSimpleName() -> HashMap[]

getTypeName()

解释

获取类的类型的名称，如果是数组，将返回名称的基础上拼接上[]。匿名内部类将返回引用类的类名称。

示例

• Map.class.getTypeName() -> java.util.Map

• public class Test {
  
      public static void main(String[] args) throws Exception {
          new Thread(new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  // 这个输出将打印 com.rubin.aspect.Test$1
                  System.out.println(this.getClass().getTypeName());
              }
          }).start();
      }
  
  }

getCanonicalName()

解释

将按照java语言规范来反回类的名称。匿名内部类将返回null。

示例

• Map.class.getCanonicalName() -> java.util.Map
• Map[].class.getCanonicalName() -> java.util.Map[]

isAnonymousClass()

解释

判断是不是匿名类。

示例

• Map.class.isAnonymousClass() -> false
• Map[].class.isAnonymousClass() -> false

isMemberClass()

解释

判断是不是内部类。

示例

• Map.class.isMemberClass() -> false
• Map.Entry.class.isMemberClass() -> true

getClasses()

解释

返回该类声明为public的成员内部类或者接口类的集合（包括自己声明的以及继承父类的所有的public的成员内部类的类型）。基本类型或者数组将返回空集合。

示例

• Arrays.toString(HashMap.class.getClasses()) -> [class java.util.AbstractMap$SimpleEntry, class java.util.AbstractMap$SimpleImmutableEntry]
• Arrays.toString(HashMap[].class.getClasses()) -> []

getFields()

解释

返回该类声明的所有public的、继承父类（包括父类的父类，一直到最顶级）的public的以及实现所有接口（包括接口的父接口，一直到最顶级）的属性集合。集合类和基本类返回空数组。

示例

• Arrays.toString(Connection.class.getFields()) -> [public static final int java.sql.Connection.TRANSACTION_NONE,...]
• Arrays.toString(Connection[].class.getFields()) -> []

getMethods()

解释

返回该类声明的所有public的（这里面包括了所有实现接口的方法）、继承父类（包括父类的父类，一直到最顶级）的public的方法集合。集合类返回Object类定义的public的方法。基本类返回空数组。

示例

• Arrays.toString(Connection.class.getMethods()) -> [public abstract void java.sql.Connection.setReadOnly(boolean) throws java.sql.SQLException,...]
• Arrays.toString(Connection[].class.getMethods()) -> [public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException,...]

getConstructors()

解释

返回该类所声明的所有public的构造器列表。数组、接口或者基本类型返回空数组。

示例

• Arrays.toString(HashMap.class.getConstructors()) -> [public java.util.HashMap(int), public java.util.HashMap(), public java.util.HashMap(java.util.Map), public java.util.HashMap(int,float)]
• Arrays.toString(HashMap[].class.getConstructors()) -> []

getField(String name)

解释

通过属性名称来获取该类中或者父类中（包含弗雷德父类，一直到顶级父类）或者实现的接口中（包括接口的父接口，一直到顶级接口）声明的public的属性。查找顺序为先查找本类中，本类查不到的话会去查找实现的所有接口（包括父类实现的接口），接口查不到会再去查找所有父类。如果均查不到，会抛出异常。数组或者基本类型会抛出异常。

getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

解释

通过方法名称和参数列表（按照声明顺序传值，为了准确查找重载的方法）来获取该类中或者父类中（包含弗雷德父类，一直到顶级父类）或者实现的接口中（包括接口的父接口，一直到顶级接口）声明的public的方法。查找顺序为先查找本类中，本类查不到的话会去查找实现的所有接口（包括父类实现的接口），接口查不到会再去查找所有父类。如果均查不到，会抛出异常。

getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

解释

获取本类中参数列表相符合（顺序也要一致）的public的构造器对象。找不到会抛出异常。

getDeclaredClasses()

解释

返回该类声明的所有成员内部类或者接口类的集合（但是不包括继承的）。基本类型或者数组将返回空集合。

getDeclaredFields()

解释

返回该类所声明的所有属性集合（不包括继承的）。数组将返回空集合。

getDeclaredMethods()

解释

返回该类所声明的所有方法集合（不包括继承的）。数组将返回空集合。

getDeclaredConstructors()

解释

返回该类所声明的所有构造器集合（不包括继承的）。数组、基本类型、接口将返回空集合。

getDeclaredField(String name)

解释

获取该类中声明的（不包括父类）名为name的属性。找不到则抛出异常。数组、基本类型无任何声明属性。

getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

解释

返回该类所声明的参数列表匹配（类型和顺序）的方法对象（不包含父类），找不到会抛出异常。数组、基本类型无任何声明方法。

getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

解释

获取本类中参数列表相符合（顺序也要一致）的构造器对象（不区分访问标识符）。找不到会抛出异常。

getResourceAsStream(String name)

解释

将classpath下的文件加载为输入流，name为当前类的相对路径。如果从classpath根目录下加载，在路径上面加/。例如/com/rubin/demo/Demo.class。也可以通过相对路径加载，比如当前文件同目录下的文件：Test.class。

getAnnotation(Class<A> annotationClass)

解释

获取某个类下（如果次注解被@Inherited元注解标注，则会向上查找父类标注的注解有无此注解）指定类型的注解实体。

isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)

解释

判断当前类的实体上（如果次注解被@Inherited元注解标注，则会向上查找父类标注的注解有无此注解）是否标有某个注解。

getAnnotations()

解释

获取当前类（以及父类上面的被@Inherited元注解标注的注解）上面标注的所有的注解集合。没有注解返回空数组。

getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)

解释

源码当中的解释是查找相关联的注解列表。也就是说，如果要查找的注解类型是可继承的（注解被@Inherited元注解标注），则会首先查找本类上面是否有该注解，没有的话，会查找他的父类，看是否有该注解，并返回注解集合（通常找到了就只有目标注解一个元素，没找到则返回空集合）。

getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)

解释

获取当前类（会忽略父类上的任意注解）上的某个直接标注的注解。

getDeclaredAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)

解释

通过类型获取当前类上直接标注的注解中的关联注解集合列表。通常有的话，会返回含有该注解一个元素的集合，没有返回空集合。

getDeclaredAnnotations()

解释

获取该类上直接标注（忽略所有父类的任意注解）的注解的集合。