【Java】反射机制

敞开的大门
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Java 的反射机制是在运行状态中，对于任意类，我们能获取这个类的所有属性和方法；对于任意对象，我们能使用它的所有属性和调用所有方法；这种动态获取对象的类型信息、动态获取对象属性和动态调用对象方法的功能我们称为反射机制。

反射的功能由 Class 类提供支持；反射所获取信息的存储由 java.lang.reflect 包中的类提供支持。

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Class 类型

我们所创建的一切类，无论是静态类还是内部类，在经由 JVM 类加载之后，都会在方法区中生成类的所有信息，同时会在堆中生成一个 Class 对象，作为方法区中类信息的入口。Java 定义类 Class 对象作为 Java 中一切类型的抽象。Class 类型就定义在 java.lang 包下，由于 Class 对象操作的是方法区中真正代表类的数据结构，因此绝大多数 Class 类的方法都是本地方法：

package java.lang;

public final class Class<T> implements ... {}

这一设计是“一切皆对象”思想的体现。一切事物都能抽象成对象 Object，同一种事物可以抽象成类 class，所有事物的类型可以抽象成 Class，每一种类型，即每一个类，都是 Class 的对象。

实际上不止 class 存在抽象，在 Java 中的一切，包括字段、方法、构造方法、注解、接口、父类型、泛型类型、泛型参数甚至是基本数据类型等等，都存在各自抽象的类型。

同时，Class 类型也是 运行时类型识别（Run-Time Type Identification，RTTI） 的实现，RTTI 就是要在运行时确定对象的类型。Java 的实例对象在运行时存储在堆中，由对象头、对象数据和填充数据组成，对象头中就包含了指向其 Class 对象的类型指针，JVM 就是通过这个指针来实现运行时类型识别的。同一个类的实例的类型指针指向同一个类对象，所有类对象的类型指针又指向了 Class 类对象。

image.png

获取类对象

获取类对象的方式共三种，分别是通过 class 关键字、通过对象的 Object.getClass 方法和通过 Class::forName 方法指定类全限定名来获取类对象。类对象是方法区中类数据结构的入口，因此如果在运行中动态获取对象的类型并进行任何操作，都必须先获取类对象。

// 通过 class 关键字
Class<String> clazz = String.class;

// 通过 Object.getClass 方法
String string = "HELLO WORLD";
Class<?> clazz = string.getClass();

// 通过 Class::forName 方法
Class<?> clazz =  Class.forName("java.lang.String");

可以看到后面二者返回的类型是 Class 的泛型类型 Class<?>，这是因为 Object.getClass 和 Class::forName 是通过对象和全限定名来获取类，在编译时并不知道这究竟可能是什么对象，也不知道这个全限定名所指的类存不存在，只有在运行时才能确定，因此返回的是一个泛型类型。

而 String.class 这种方式，是通过类来获取类对象的，在编译期就能确定这具体是什么类型了。

反射创建实例

通过反射创建类实例有两种方式，分别是直接创建和获取类的构造方法创建。

// 通过 Class.newInstance 创建
String instanceByClass = String.class.newInstance();

// 通过 Constructor.newInstance 创建
Constructor<String> constructor = String.class.getDeclaredConstructor();
String instanceByConstructor = constructor.newInstance();

直接创建实际上就是调用了无参构造方法来创建，是一层封装。如果目标类型没有定义无参构造方法，或者没有访问权限，则会失败报错。

通过构造方法的方式会更灵活可靠，如果目标构造方法没有访问权限，可以使用 Constructor.setAccessable(true) 强制访问。

public final class Class<T> {
    // 获取所有


    // 获取指定

}

获取字段

public final class Class<T> {
    // 获取所有字段
    public Field[] getDeclaredFields() {}

    // 获取指定字段
    public Field getDeclaredField(String name) {}
}

其实还有 Class.getFields() 和 Class.getField(String name) 方法也可以获取方法字段，但在 Class 中，没有 Declared 定语修饰的方法全部都只能获取 public 修饰的属性，包括字段、方法、构造方法等。

获取方法

方法的唯一性确定由方法特征签名确定，《Java 语言规范》中定义的方法特征签名包括方法名称、参数顺序和参数类型。因此，要通过反射获取类的特定方法，必须要指定方法名和参数列表。

方法特征签名详见：【Java】主要思想与易混淆概念 (juejin.cn)

public final class Class<T> {
    // 获取所有方法
    public Method[] getDeclaredMethods() {}

    // 获取指定方法
    public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) {}
}

获取构造方法

构造方法其实也是类的方法，由于构造方法名称必须和类名相同，获取类的构造方法不需要指定方法名。

public final class Class<T> {
    // 获取所有构造方法
    public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() {...}

    // 获取指定构造方法
    public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) {...}
}

获取类的接接口

获取类的父类

获取类的注解

获取类的泛型

ParameterizedType genericSuperclass = (ParameterizedType) MyDataStructure.class.getGenericSuperclass();
Type[] actualTypeArguments = genericSuperclass.getActualTypeArguments();
// 第一个泛型参数
Type genericArgument1 = actualTypeArguments[0];
// 第二个泛型参数
Type genericArgument2 = actualTypeArguments[1];
// 第三个泛型参数
Type genericArgument2 = actualTypeArguments[2];

看一个实际代码的使用示例，一个 MyBatisPlus ServiceImpl 的增强类，有两个泛型参数，我们需要获取表实体对象 T 的类型，并获取它的表名：

public class BaseServiceImpl<M extends BaseMapper<T>, T> extends ServiceImpl<M, T> implements BaseService<T> {

    @Override
    public final long approximateCount() {
        Type[] genericParameters = ((ParameterizedType) this.getClass().getGenericSuperclass())
        .getActualTypeArguments();
        Class<?> tableEntityClass = (Class<?>) genericParameters[0];
        TableName annotation = tableEntityClass.getAnnotation(TableName.class);
        Assert.notNull(annotation, "generic type class(" + tableEntityClass + ") @TableName annotation get failed");
        String tableName = annotation.value();
        ...
    }
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