18 反射

1. 反射机制

• 反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如成员变量、构造器、成员方法等等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到；

• 加载完类之后，在堆中就产生了一个 Class 类型的对象（一个类只有一个 Class 对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构，这个Class对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象地称之为：反射

• Java反射机制原理示意图

1. 类编译阶段（代码阶段）【JVM底层】
   通过Javac编译后，会生成对应的字节码文件，包含其属性、方法等等信息

2. 类加载阶段（Class类阶段）【JVM底层】
   当运行阶段，创建了一个对象（new）时，会导致类的加载。此时会把编译阶段的字节码文件加载到内存的堆里，生成一个Class类对象，在堆里。包含成员变量、构造器、成员方法等等其它信息。
   在这个过程中，字节码文件如何生成Class对象并且放在堆里呢？是通过类的加载器（ClassLoader）完成的，这个过程其实就体现了反射机制。
   在堆里生成的Class对象，其实是个数据结构，在底层，会把成员变量映射成，或者说当作一个对象来看待。比如说成员变量会对应成一个数组 Field[] fields，构造器也会当成一种对象，这个对象的类型就是 Constructor，可能有多个构造器，所以也会映射成数组，成员方法等等类似。

3. 运行阶段【应用】
   new一个对象，进行类加载过后会生成这个对象，这个对象也在堆中，该对象能知道自己属于哪个Class对象。
   得到Class对象后，就可以创建对象，调用对象方法，操作属性等等。

• Java反射机制可以完成：

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
2. 在运行时构造任意一个类的对象
3. 在运行时德奥任意一个类所具有的成员变量和方法
4. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
5. 生成动态代理

• 反射相关的主要类

• 反射的优缺点：
  优点： 可以多态的创建和使用对象（也是框架底层核心），灵活使用，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑。
  缺点：使用反射基本是解释执行，堆执行速度有影响。

• 反射调用优化——关闭访问检查

1. Method 和 Field、Constructor 对象都有 setAccessible()方法
2. setAccessible 作用是启动和禁用访问安全检查的开关
3. 参数值为 true 表示 反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为 false则表示反射的对象执行访问检查

2. Class类

1. Class也是类，因此也继承 Object类
2. Class类对象不是 new出来的，而是系统创建的（Class类对象是通过类加载器生成的，具体是loadClass方法完成类加载，然后生成某个类对应的Class对象）
3. 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次
4. 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
5. 通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API
6. Class对象是存放在堆的
   7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括 方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）

• Class类的常用方法
  

• 获取 Class类对象
  

• 如下类型有Class对象
  

3. 类加载

3.1 基本说明

反射机制是Java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载

1. 静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强
2. 动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，则不报错，降低了依赖性

3.2 类加载时机

1. 当创建对象（new）时；静态加载
2. 当子类被加载时，父类也加载；静态加载
3. 调用类中的静态成员时；静态加载
4. 通过反射；动态加载

3.3 类加载过程图

3.4 类加载各阶段完成任务

3.4.1 加载阶段

3.4.2 连接阶段-验证

3.4.3 连接阶段-准备

3.4.4 连接阶段-解析

3.4.5 初始化Initialization

4. 反射获取类的结构信息

• 通过反射获取类的结构信息
  

• 通过反射创建对象