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- 2023.04.28 -

相信很多人都知道反射可以说是Java中最强大的技术了，它可以做的事情太多太多，很多优秀的开源框架都是通过反射完成的。今天我们就来了解一下什么是Java反射，以及Java中为什么需要反射？反射要解决什么问题？

一、什么是反射（Reflection ）？

一句话概括：反射是可以绕过jvm编译阶段，可以动态加入代码。比如一个对象没有确定，可以在运行过程中动态去确定。一个对象的方法未完全实现，也可以调用该方法（部分）。

很抽象？等下面我们通过实例讲完之后，再看这个概念，会觉得醍醐灌顶！！！

有反射，那就有正射，正射就是我们提前在代码中new 对象（）。假如我需要实例化一个学生对象，代码就会是这样子。

Students user = new Students();

某一天忽然来了一个这样的场景需求，就是需要实例化老师和学校这两个对象，在代码编译阶段是不确定创建对象，那么就需要动态创建了，代码即是这样的：

//动态创建实体

public T getClass(String param) {

Object T = null;

if (param.equals("student")) {

T = new Students();

} else if (param.equals("teacher")) {

T = new Teacher();

} else if (param.equals("school")) {

T = new School();

}

return (T) T;

}

通过传入参数param决定使用哪一种实体，可以在项目运行时，通过动态传入参数决定使用哪一个实体，看到这里是不是有点像设计模式当中的工厂模式，是的，这个也算是应用场景之一。

那么通过这个例子简单总结下：在代码运行之前，我们不确定将来会使用哪一种数据结构，只有在程序运行时才决定使用哪一个数据类，而反射可以在程序运行过程中动态获取类信息和调用类方法。通过反射构造类实例，代码最终会演变成下面这样。

public T getPoJo(String className) throws Exception {

Class clazz = Class.forName(className);

return (T) clazz.newInstance();

}

• 反射的思想：在程序运行过程中确定和解析数据类的类型。
• 反射的作用：对于在编译期无法确定使用哪个数据类的场景，通过反射可以在程序运行时构造出不同的数据类实例。

二、什么是Java反射？

Java反射指的是在Java程序运行状态中，对于任何一个类，都可以获得这个类的所有属性和方法;对于给定的一个对象，都能够调用它的任意一个属性和方法。这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法称为反射机制。

Java反射机制主要提供了以下功能：

• 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。
• 在运行时判断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方法。

Java的反射机制主要是用来分析类能力，我们可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。在程序中一般的对象类型在编译期就确认下来了，Java的反射机制可以在运行期动态创建对象，并调用其属性。

所以反射的核心是在运行期才动态加载类或调用方法访问属性，它不需要在事先知道运行对象是谁。接下来我们再进行深入理解，看看如何使用！

三、反射的基本使用

Java 反射的主要组成部分有4个：

Class：任何运行在内存中的所有类都是该 Class 类的实例对象，每个 Class 类对象内部都包含了本来的所有信息。记着一句话，通过反射干任何事，先找 Class 准没错！

Field：描述一个类的属性，内部包含了该属性的所有信息，例如数据类型，属性名，访问修饰符······

Constructor：描述一个类的构造方法，内部包含了构造方法的所有信息，例如参数类型，参数名字，访问修饰符······

Method：描述一个类的所有方法（包括抽象方法），内部包含了该方法的所有信息，与Constructor类似，不同之处是 Method 拥有返回值类型信息，因为构造方法是没有返回值的。

如果用到了反射，离不开这核心的4个类，只有去了解它们内部提供了哪些信息，有什么作用，运用它们的时候才能易如反掌。

反射中的用法有非常非常多，常见的功能有以下这几个：

• 在运行时获取一个类的 Class 对象
• 在运行时构造一个类的实例化对象
• 在运行时获取一个类的所有信息：变量、方法、构造器、注解

了解了反射是什么和基本使用之后，我们再来看看Java中为什么需要反射。

四、反射的应用场景

反射常见的应用场景这里介绍3个：

Spring 实例化对象：当程序启动时，Spring 会读取配置文件applicationContext.xml并解析出里面所有的标签实例化到IOC容器中。

反射 + 工厂模式：通过反射消除工厂中的多个分支，如果需要生产新的类，无需关注工厂类，工厂类可以应对各种新增的类，反射可以使得程序更加健壮。

JDBC连接数据库：使用JDBC连接数据库时，指定连接数据库的驱动类时用到反射加载驱动。

五、反射的优缺点

优点：

• 增加程序的灵活性：面对需求变更时，可以灵活地实例化不同对象。

缺点：

• 破坏类的封装性：可以强制访问 private 修饰的信息；
• 性能损耗：反射相比直接实例化对象、调用方法、访问变量，中间需要非常多的检查步骤和解析步骤，JVM无法对它们优化。

六、Java中为什么需要反射？

Java中编译类型有两种：

• 静态编译：在编译时确定类型，绑定对象即通过。
• 动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度地发挥了Java的灵活性，体现了多态的应用，可以降低类之间的耦合性。

Java反射是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public、static等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Cloneable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或唤起methods。

Reflection可以在运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。即Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获取其完整构造，并生成器对象实体、或对其fields设置、或唤起其methods。

反射允许静态语言在运行时检查、修改程序的结构与行为。在静态语言中，使用一个变量时，必须知道它的类型。在Java中，变量的类型信息在编译时都保存到了class文件中，这样在运行时才能保证准确无误；换句话说，程序在运行时的行为都是固定的。如果想在运行时改变，就需要反射这东西了。

实现Java反射机制的类都位于java.lang.reflect包中：

• Class类：代表一个类
• Field类：代表类的成员变量（类的属性）
• Method类：代表类的方法
• Constructor类：代表类的构造方法
• Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法

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我们下期再见！

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文案编辑|云端学长

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