反射(Reflection)

Java的反射是指程序在运行期可以利用Class类拿到一个对象的所有信息。

一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。而解剖使用的就是Class类中的方法。所以首先获取到每一个类（字节码文件）对应的Class类型的实例，然后利用这个Class类型的实例获取到该实例对应的类的所有信息。

注意：这里的Class类型是一个名叫Class的类。它长这样：

public final class Class {
    private Class() {}
}
//构造方法是私有的，所以Class实例是JVM内部创建的，每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例。

一、获取Class类

获取一个类的的Class实例有三种方法

直接通过一个class的静态变量class获取：
```
Class cls = String.class;
```
如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取：
```
String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();
```
如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取：
```
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
```

动态加载：JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。

二、获取字段

Class类提供了以下几个方法来获取字段：

Field getField(name)根据字段名获取某个public的field（包括父类）.
Field getDeclaredField(name)根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）
Field[] getFields()获取所有public的field（包括父类）
Field[] getDeclaredFields()获取当前类的所有field（不包括父类）

一个Field对象包含了一个字段的所有信息：

getName()：返回字段名称，例如，"name"；
getType()：返回字段类型，也是一个Class实例，例如，String.class；
getModifiers()：返回字段的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。

以String类的value字段为例，它的定义是：

public final class String {
    private final byte[] value;
}

我们用反射获取该字段的信息，代码如下：

Field f = String.class.getDeclaredField("value");
f.getName(); // "value"
f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
int m = f.getModifiers();
Modifier.isFinal(m); // true
Modifier.isPublic(m); // false
Modifier.isProtected(m); // false
Modifier.isPrivate(m); // true
Modifier.isStatic(m); // false

获取字段值和设置字段值

利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步，我们还可以拿到一个实例对应的该字段的值，并且也可以设置该实例的字段值。

获取字段值是通过Field.get(Object)实现的，其中Object参数是指定的实例.

设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的，其中第一个Object参数是指定的实例，第二个Object参数是待修改的值。

例如，对于一个Person实例，我们可以先拿到name字段对应的Field，再获取这个实例的name字段的值：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person("Xiao Ming");
        Class c = p.getClass(); //通过实例变量p获取Person类的Class实例。
        Field f = c.getDeclaredField("name");   //获取当前类的name字段
        f.setAccessible(true);  //private需要更改字段的设置
        Object value = f.get(p);    //通过Field的实例f获取p实例的字段值。
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
        f.set(p, "Xiao Hong");  //设置字段值。
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
    }
}

class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段，如果存在访问限制，要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。

通过反射读写字段是一种非常规方法，它会破坏对象的封装。

三、获取方法

Class类提供了以下几个方法来获取Method：

Method getMethod(name, Class...)：获取某个public的Method（包括父类）
Method getDeclaredMethod(name, Class...)：获取当前类的某个Method（不包括父类）
Method[] getMethods()：获取所有public的Method（包括父类）
Method[] getDeclaredMethods()：获取当前类的所有Method（不包括父类）

Class...代表方法中形参的Class类型对象。

一个Method对象包含一个方法的所有信息：

getName()：返回方法名称，例如："getScore"；
getReturnType()：返回方法返回值类型，也是一个Class实例，例如：String.class；
getParameterTypes()：返回方法的参数类型，是一个Class数组，例如：{String.class, int.class}；
getModifiers()：返回方法的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。

调用方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // String对象:
        String s = "Hello world";
        // 获取String substring(int)方法，参数为int:
        Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
        // 在s对象上调用该方法并获取结果:
        String r = (String) m.invoke(s, 6);
        // 打印调用结果:
        System.out.println(r);
    }
}

对Method实例调用invoke就相当于调用该方法，invoke的第一个参数是对象实例，即在哪个实例上调用该方法，后面的可变参数要与方法参数一致，否则将报错。

调用静态方法

由于无需指定实例对象，所以invoke方法传入的第一个参数永远为null。

调用非public方法

我们虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例，但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法，我们通过Method.setAccessible(true)允许其调用。

四、获取构造方法

如果通过反射来创建新的实例，可以调用Class提供的newInstance()方法：

Person p = Person.class.newInstance();

调用Class.newInstance()的局限是，它只能调用该类的public无参数构造方法。

为了调用任意的构造方法，Java的反射API提供了Constructor对象，它包含一个构造方法的所有信息。

通过Class实例获取Constructor的方法如下：

getConstructor(Class...)：获取某个public的Constructor；
getDeclaredConstructor(Class...)：获取某个Constructor；
getConstructors()：获取所有public的Constructor；
getDeclaredConstructors()：获取所有Constructor。

调用非public的Constructor时，必须首先通过setAccessible(true)设置允许访问。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取构造方法Integer(int):
        Constructor cons1 = Integer.class.getConstructor(int.class);
        // 调用构造方法:
        Integer n1 = (Integer) cons1.newInstance(123);
        System.out.println(n1);

        // 获取构造方法Integer(String)
        Constructor cons2 = Integer.class.getConstructor(String.class);
        Integer n2 = (Integer) cons2.newInstance("456");
        System.out.println(n2);
    }
}

五、获取继承关系

通过Class对象可以获取继承关系：

Class getSuperclass()：获取父类类型；
Class[] getInterfaces()：获取当前类实现的所有接口。

过Class对象的isAssignableFrom()方法可以判断一个向上转型是否可以实现。

Java的反射