書寫代碼必須符合高質(zhì)量高性能要求，這也是能夠在視覺上和其他程序員拉開差距的技能，同時(shí)也是一個(gè)優(yōu)秀程序員的基本要求。

• 何為高質(zhì)量：代碼具備可維護(hù)性，可讀性，可擴(kuò)展性，靈活性，簡(jiǎn)潔性，可復(fù)用性， 可測(cè)試性。
• 何為高性能：代碼能盡可能的提高處理效率。

今天我們說一說反射，反射不是設(shè)計(jì)模式，但是反射機(jī)制作為java的基礎(chǔ)之一，在眾多框架的源碼中大量使用，是很多設(shè)計(jì)模式，框架，組件的重要基礎(chǔ)。比如我們知道的spring aop底層是jdk的動(dòng)態(tài)代理，而動(dòng)態(tài)代理依賴的就是反射機(jī)制。

一、反射機(jī)制

1.概念

在運(yùn)行狀態(tài)中，對(duì)于任意一個(gè)類，都能知道這個(gè)類的所有屬性和方法；對(duì)于任意一個(gè)對(duì)象都能調(diào)用它的任意方法和屬性，這種動(dòng)態(tài)獲取類信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象方法的功能稱為Java的發(fā)射機(jī)制。

先了解下類對(duì)象的概念：

我們知道類的加載過程為加載 驗(yàn)證 準(zhǔn)備 解析 初始化 銷毀，在加載階段，jvm會(huì)根據(jù)類的全限定名找到二進(jìn)制字節(jié)流，并把這個(gè)二進(jìn)制字節(jié)流加載進(jìn)內(nèi)存，轉(zhuǎn)為運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，最后創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類型的實(shí)例作為方法區(qū)這個(gè)類型的訪問入口，這里所說的Class實(shí)例就是類對(duì)象，這個(gè)類對(duì)象創(chuàng)建完成后會(huì)存放在堆區(qū)，這個(gè)動(dòng)作是在加載階段完成。

方法區(qū)中存放的是類的元數(shù)據(jù)，包括靜態(tài)變量，有哪些屬性，有哪些方法，繼承的父類，實(shí)現(xiàn)的接口，異常相關(guān)的信息等等，而類對(duì)象就是這些信息的訪問入口，Class類提供了很多api，這些api大多是native方法，也就說明這個(gè)類對(duì)象只是這個(gè)類在堆區(qū)的一個(gè)接口，由jvm底層來實(shí)現(xiàn)，jvm底層會(huì)根據(jù)每個(gè)api的功能去方法區(qū)拿類的信息。

2.反射的應(yīng)用

public static void main(String[] args) {

    UserService userService = new UserService();
    System.out.println("new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象："+userService);
    
    Class<UserService> userClass= UserService.class;
      Class userClass1= Class.forName("UserService");
      
    Constructor<?>[] constructors=userClass.getDeclaredConstructors();
    Constructor constructor=constructors[0];
    Object user=constructor.newInstance("333333","666666");
    System.out.println("反射創(chuàng)建對(duì)象："+user;
}

通過上面的這個(gè)例子，我們可以看到反射是如何應(yīng)用的：

• 首先通過.class或者Class.forName()方法，獲取一個(gè)Class實(shí)例，這個(gè)實(shí)例就是類對(duì)象，
• 然后通過調(diào)用這個(gè)Class實(shí)例的方法獲取類的構(gòu)造方法，得到構(gòu)造方法Constructor實(shí)例
• 然后調(diào)用Constructor實(shí)例的newInstance方法進(jìn)行實(shí)例化對(duì)象。

以上是利用反射機(jī)制創(chuàng)建對(duì)象，當(dāng)然除了創(chuàng)建對(duì)象，還可以獲取類的屬性實(shí)例Field和方法實(shí)例Method，通過方法實(shí)例和屬性實(shí)例的api對(duì)對(duì)象的方法和屬性進(jìn)行設(shè)置或者執(zhí)行。這便是反射的應(yīng)用。

3.反射的特點(diǎn)

new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象是加載類完成后接著走創(chuàng)建對(duì)象過程，而反射過程是Class.forName()觸發(fā)加載類，但是不會(huì)創(chuàng)建對(duì)象，只有在調(diào)用newInstance方法時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建對(duì)象，也就是把加載類和創(chuàng)建對(duì)象分為兩個(gè)部分完成，但是調(diào)用newInstance方法創(chuàng)建前必須保證類已經(jīng)加載完成。

new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象是靜態(tài)編譯，而反射創(chuàng)建對(duì)象是動(dòng)態(tài)編譯：

• 靜態(tài)編譯：在編譯的時(shí)候就已經(jīng)知道要?jiǎng)?chuàng)建什么對(duì)象，就會(huì)把對(duì)應(yīng)類加載（忽略懶加載）
• 動(dòng)態(tài)編譯：在編譯的時(shí)候不知道要?jiǎng)?chuàng)建什么對(duì)象，等到運(yùn)行到這段代碼的時(shí)候才知道要?jiǎng)?chuàng)建什么對(duì)象。

比如下面的代碼,編譯階段是不知道是否要?jiǎng)?chuàng)建UserService類的對(duì)象的，所以UserService不會(huì)被加載：

public void reflex(String str) {
  
  if("UserService".equals(str)){
   Class userClass= Class.forName("UserService");
   Constructor<?>[] constructors=userClass.getDeclaredConstructors();
   Constructor constructor=constructors[0];
   Object UserService=constructor.newInstance("333333","666666");
   System.out.println(UserService.toString());
  }
    
}

以java8為討論基礎(chǔ)，網(wǎng)上所說的反射只能通過無參構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象是不正確的，事實(shí)證明，反射不僅僅可以通過有參構(gòu)造方式創(chuàng)建對(duì)象，而且還可以通過私有構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象，而且這種通過私有構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象的方式會(huì)破壞單例模式，你想一下，單例模式中的構(gòu)造方法之所以是私有就是為了不允許外部創(chuàng)建單例對(duì)象。而通過反射可以創(chuàng)建的話，那不是違背了單例模式的定理嗎。

例：只是為了說明反射，所有代碼中的單例只是一個(gè)簡(jiǎn)單的餓漢式單例：

public class IdGenerator {
   private String k;
   private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();

   private IdGenerator(String k) {
    this.k=k;
   }

   public static IdGenerator getInstance() {
    return instance;
   }
  }
    
public class reflex {

    public static void main(String[] args){
  
  Class idGeneratorClass= Class.forName("IdGenerator");
  Constructor<?>[] constructors=idGeneratorClass.getDeclaredConstructors();
  Constructor constructor=constructors[0];
    constructor.setAccessible(true);//暴力反射，可以突破私有權(quán)限
  Object idGenerator=constructor.newInstance("333333");
  System.out.println(idGenerator==IdGenerator.getInstance());
    
    }
}

這個(gè)例子既驗(yàn)證了反射調(diào)用有參構(gòu)造方法創(chuàng)建實(shí)例，又驗(yàn)證了反射破壞單例模式。

反射會(huì)造成泛型擦除：

List<UserService> list=new ArrayList<UserService>();

  list.add(new UserService());
  list.add(new UserService());
  list.add(new UserService());

  Class<? extends List> listClass=list.getClass();
  Method method=listClass.getDeclaredMethod("add",Object.class);
  method.invoke(list,"123");

  for(int i=0;i<list.size();i++){
   System.out.println(list.get(i));
  }

上面的例子中通過反射創(chuàng)建的list對(duì)象，在調(diào)用add方法的時(shí)候不會(huì)限制類型，導(dǎo)致無法用某個(gè)類型去接收list集合中數(shù)據(jù)，否則會(huì)報(bào)類型轉(zhuǎn)換異常，這種情況只能直接返回前端。

效率問題 ，反射的效率比new字段創(chuàng)建對(duì)象的效率低很多，因此在使用的時(shí)候要特別注意性能問題，但是即便是這樣，我們寫出的代碼主要的性能影響點(diǎn)很少是反射造成，而大多情況是因?yàn)榇a結(jié)構(gòu)框架，函數(shù)，工具，底層原理的不合理使用造成的。因此發(fā)射機(jī)制可以用在代碼中，但是要用在合適的位置。

現(xiàn)在來總結(jié)下反射的作用：

可以在程序運(yùn)行過程中去操作字節(jié)碼文件和類對(duì)象進(jìn)而進(jìn)行得到類信息，創(chuàng)建對(duì)象以及執(zhí)行對(duì)象方法等，不需要重新編譯，提高程序的擴(kuò)展性 復(fù)用性 解耦

二、反射相關(guān)的四個(gè)類

反射相關(guān)的四個(gè)類，這些類的中的方法底層大多是native方法，所以反射其實(shí)是jvm底層實(shí)現(xiàn)。掌握了這四個(gè)類，靈活運(yùn)用，基本就掌握了反射機(jī)制。

1.Class類

• getClassLoader() 返回類加載器
• getClasses() 返回一個(gè)數(shù)組，該數(shù)組中包含該類中所有公共類和接口類的類對(duì)象
• getDeclaredClasses() 返回一個(gè)數(shù)組，數(shù)組中包含該類中所有類的和接口類的對(duì)象
• forName(String className) 根據(jù)類名返回類的類對(duì)象
• newInstance()創(chuàng)建類的實(shí)例
• getPackage()獲取類的包
• getSimpleName() 獲取類的名字
• getSuperclass() 獲取當(dāng)前類繼承的類的名字
• getInterfaces() 獲取當(dāng)前類實(shí)現(xiàn)的類或者接口
• .class 獲取當(dāng)前對(duì)象的類對(duì)象
• getField(String str) 獲取public的字段對(duì)象 只能得到public
• getFields() 獲取所有public字段對(duì)象 只能得到public
• getDeclaredFild(String name) 取某個(gè)字段對(duì)象
• getDeclaredFilds() 取所有字段對(duì)象
• getAnnotation(Class) 獲取注解
• getConstructor(String.calss...) 獲取該類中對(duì)應(yīng)參數(shù)類型的構(gòu)造方法
• getConstructors()獲取該類的所有公有構(gòu)造方法
• getDeclaredConstructor(String.calss...)獲取該類中與參數(shù)類型匹配的構(gòu)造方法
• getDeclaredConstructors()獲取所有構(gòu)造方法
• getMethods()獲取該類所有公有方法
• getMethod(String name,String.calss...) 獲取該類對(duì)應(yīng)名稱和參數(shù)類型的公有方法
• getDeclaredMethods() 獲取所有方法
• getDeclaredMethods(String name,String.calss...)獲取該類對(duì)應(yīng)名稱和參數(shù)類型的方法
• isAnnotation()如果是注解類型返回true
• isnotationPresent(注解類型)如果是指定類型的注解返回true
• isArray()如果是數(shù)組類型返回true
• isEnum()如果是枚舉類型 返回true
• isInstance(Object obj)如果傳入的參數(shù)是該類的實(shí)例則返回true
• isInterface()如果是接口類型返回true

2.Field類

field是類中的成員變量:變量和屬性是倆個(gè)概念，變量有g(shù)et和set方法就是屬性。

• get(Object obj)獲取obj對(duì)象中對(duì)應(yīng)的屬性值
• set(Object obj,Object val)設(shè)置obj對(duì)象中對(duì)應(yīng)屬性值
• setAccessible() 暴力反射，忽略訪問權(quán)限修飾符

3.Method類

• invoke(Object obj,object args...) 入對(duì)象及參數(shù)調(diào)用該對(duì)象的該方法
• getName() 取某個(gè)方法的名字
• setAccessible() 暴力反射，忽略訪問權(quán)限修飾符

4.Constructor類

newInstance(object arg...) 傳入?yún)?shù)的時(shí)候，會(huì)調(diào)用有對(duì)應(yīng)參數(shù)的構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象，不傳參數(shù)就是使用默認(rèn)構(gòu)造方法。

setAccessible() 暴力反射，忽略訪問權(quán)限修飾符：

Class userClass= Class.forName("UserService");
Constructor<?>[] constructors=userClass.getDeclaredConstructors();
Constructor constructor=constructors[0];
Object UserService=constructor.newInstance("333333","666666"); 

所謂暴力反射，就是當(dāng)類中有私有構(gòu)造方法，私有屬性，私有方法的時(shí)候，對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)，原因是無法突破私有權(quán)限，反射調(diào)用前先調(diào)用對(duì)象的setAccessible方法，設(shè)置為true，就可以突破私有權(quán)限，代碼可以看上面破壞單例的例子。