反射和多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理詳解以及區(qū)別
反射和多態(tài)
事實(shí)上，反射和多態(tài)這兩種技術(shù)并無(wú)直接聯(lián)系，之所以把它們放在一起說(shuō)，是因?yàn)?，在Java技術(shù)體系中所提供的能夠讓我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)識(shí)別對(duì)象和類的類型信息的方式，一共有兩種：即反射和多態(tài)關(guān)鍵技術(shù)RTTI
RTTI,即run-Time Type Identification運(yùn)行時(shí)類型判定，它的作用是在我們不知道某個(gè)對(duì)象的確切的類型信息時(shí)，即某個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例的時(shí)候，可以通過(guò)RTTI相關(guān)的機(jī)制幫助我們?cè)诰幾g時(shí)獲取對(duì)象的類型信息，這其實(shí)也就是多態(tài)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。
反射機(jī)制允許我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)和使用類的信息。因此多態(tài)和反射兩者的最大的共同點(diǎn)在于，他們都是運(yùn)行時(shí)獲取程序信息的技術(shù)。反射技術(shù)對(duì)于java世界的眾多框架以及特性都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，博主認(rèn)為中文的基石一詞能夠準(zhǔn)確形容反射技術(shù)的地位，理解反射技術(shù)對(duì)于學(xué)習(xí)java相關(guān)技術(shù)的背后原理非常重要，許多java世界里的特性的實(shí)現(xiàn)原理背后都離不開(kāi)反射。
讓我們先來(lái)看一下相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)的多態(tài)的相關(guān)知識(shí)以及實(shí)現(xiàn)原理RTTI相關(guān)的知識(shí)。
多態(tài)
什么是多態(tài)
首先明確一點(diǎn)我們?cè)谶@里只考慮運(yùn)行時(shí)多態(tài)，而不考慮編譯時(shí)多態(tài)(方法重載)。因此下列多態(tài)默認(rèn)都是指運(yùn)行時(shí)多態(tài)。
多態(tài)是面向?qū)ο缶幊汤锩娴母拍?，一個(gè)接口的多種不同的實(shí)現(xiàn)方式,即為多態(tài)。注意這里的接口，不應(yīng)理解得太死板，比如在java里面，繼承一個(gè)類和實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口本質(zhì)上都是一種繼承行為，因此都應(yīng)該理解為多態(tài)的體現(xiàn)。
在計(jì)算機(jī)的世界里，尤其是編程的世界里，多態(tài)體現(xiàn)在：只有在運(yùn)行的時(shí)候才知道引用變量所指向的具體實(shí)例對(duì)象。且有三個(gè)必要的條件:
- 繼承
- 重寫/實(shí)現(xiàn)
- 父類引用指向子類對(duì)象
多態(tài)的概念來(lái)源于生活，生活中的很多現(xiàn)象都是多態(tài)的體現(xiàn)，例如打印機(jī)，打印功能可以打印黑白色也可以打印彩色。同一款汽車可以用2.0l排量也可以有1.0l的排量。
多態(tài)的技術(shù)帶來(lái)的一個(gè)重要影響是：由于一個(gè)借口可能有多個(gè)實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)實(shí)現(xiàn)之間的大小，規(guī)模，是不一樣的。因此多態(tài)對(duì)內(nèi)存的分配是有影響的，不同的實(shí)現(xiàn)會(huì)有不同的內(nèi)存分配. 這一點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)世界的多態(tài)例子相比就會(huì)非常有意思，第一，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)軟件里的多態(tài)是動(dòng)態(tài)的多態(tài)，而現(xiàn)實(shí)世界里的多態(tài)大部分是一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的多態(tài)體現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)里的多態(tài)更多的類似于編譯時(shí)多態(tài)，即方法重載，例如打印機(jī)的例子。
java里多態(tài)的具體用法
如上面我們提到的一樣多態(tài)通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：
- 子類繼承父類（extends）
- 類實(shí)現(xiàn)接口（implements）
核心之處就在于對(duì)父類方法的改寫或?qū)涌诜椒ǖ膶?shí)現(xiàn)，以取得在運(yùn)行時(shí)不同的執(zhí)行效果。要使用多態(tài)，在聲明對(duì)象時(shí)就應(yīng)該遵循一條法則：聲明的總是父類類型或接口類型，而創(chuàng)建的是實(shí)際類型.
以ArrayList為例子，要使用多態(tài)的特性，要按照如下方式定義
- List list = new ArrayList();
此外，在定義方法參數(shù)時(shí)也通?？偸菓?yīng)該優(yōu)先使用父類類型或接口類型，例如：
- public void test(List list);
這樣聲明最大的好處在于它的靈活性，假如某一天ArrayList無(wú)法滿足要求，我們希望用LinkedList來(lái)代替它，那么只需要在對(duì)象創(chuàng)建的地方把new ArrayList()改為new LinkedList即可，其它代碼一概不用改動(dòng)。
多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理與RTTI
RTTI，即Run-Time Type Identification運(yùn)行時(shí)類型認(rèn)定，通過(guò)運(yùn)行時(shí)類型信息程序能夠使用父類的指針或引用來(lái)檢查這些指針或引用所指的對(duì)象的實(shí)際派生類型，是多態(tài)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。RTTI的功能主要是通過(guò)Class類文件實(shí)現(xiàn)的，更精確一點(diǎn)是通過(guò)Class類文件的方法表實(shí)現(xiàn)的。
Class類是"類的類"(class of classes)。如果說(shuō)類是對(duì)象的抽象的話，那么Class類就是對(duì)類的抽象。Class對(duì)象就是用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)類的所有的常規(guī)對(duì)象的。每個(gè)類都有一個(gè)Class對(duì)象，每當(dāng)編寫好并且編譯了一個(gè)新的類，就會(huì)生成一個(gè)它對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象，被保存在一個(gè)與類同名的.class文件中。java虛擬機(jī)中的被稱為類加載器的子系統(tǒng)，就是專門拿來(lái)做生成這個(gè)類的Class對(duì)象的工作的。
每一個(gè)Class類的對(duì)象代表一個(gè)特定的類。請(qǐng)看如下代碼
- import java.lang.Class;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
- Cycle unicycle = new Unicycle("Unicycle");
- Cycle.ride(unicycle);
- Class c1 = unicycle.getClass();//獲取clas對(duì)象
- System.out.println(c1.getName());
- Cycle bicycle = new Bicycle("Bicycle");
- Cycle.ride(bicycle);
- Class c2 = Class.forName("basic.Bicycle");//獲取clas對(duì)象
- System.out.println(c2.getName());
- Cycle tricycle = new Tricycle("Tricycle");
- Cycle.ride(tricycle);
- Class c3 = Tricycle.class;//獲取clas對(duì)象
- System.out.println(c3.getName());
- }
- }
- //父類
- class Cycle {
- private String name;
- public Cycle(String str) {
- name = str;
- }
- public static void ride(Cycle c) {
- System.out.println(c.name + "is riding");
- }
- }
- class Unicycle extends Cycle {
- private String name;
- public Unicycle(String str) {
- super(str);
- name = str;
- }
- }
- class Bicycle extends Cycle {
- private String name;
- public Bicycle(String str) {
- super(str);
- name = str;
- }
- }
- class Tricycle extends Cycle {
- private String name;
- public Tricycle(String str) {
- super(str);
- name = str;
- }
- }
這是一個(gè)普通的多態(tài)的示例程序，但是我在每一處多態(tài)調(diào)用時(shí)，分別去獲取了他們的class對(duì)象并打印出來(lái)。打印結(jié)果如下：
- Unicycleis riding
- basic.Unicycle
- Bicycleis riding
- basic.Bicycle
- Tricycleis riding
- basic.Tricycle
可以發(fā)現(xiàn)即使我們將對(duì)象的引用向上轉(zhuǎn)型，對(duì)象所指向的Class類對(duì)象依然是實(shí)際的實(shí)現(xiàn)類。
Java中每個(gè)對(duì)象都有相應(yīng)的Class類對(duì)象，因此，我們隨時(shí)能通過(guò)Class對(duì)象知道某個(gè)對(duì)象“真正”所屬的類。無(wú)論我們對(duì)引用進(jìn)行怎樣的類型轉(zhuǎn)換，對(duì)象本身所對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象都是同一個(gè)。這意味著java在運(yùn)行時(shí)的確能確定真正的實(shí)現(xiàn)類是哪一個(gè)。
下面從虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的角度來(lái)簡(jiǎn)要介紹多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理，這里以Java虛擬機(jī)規(guī)范的實(shí)現(xiàn)為例。
在JVM執(zhí)行Java字節(jié)碼時(shí)，類型信息被存放在方法區(qū)中，通常為了優(yōu)化對(duì)象調(diào)用方法的速度，方法區(qū)的類型信息中增加一個(gè)指針，該指針指向一張記錄該類方法入口的表（稱為方法表），表中的每一項(xiàng)都是指向相應(yīng)方法的指針。
方法表的構(gòu)造如下：
由于Java的單繼承機(jī)制，一個(gè)類只能繼承一個(gè)父類，而所有的類又都繼承自O(shè)bject類。方法表中最先存放的是Object類的方法，接下來(lái)是該類的父類的方法，最后是該類本身的方法。方法表從上至下如下圖所示
這里關(guān)鍵的地方在于，如果子類改寫了父類的方法，那么子類和父類的那些同名方法共享一個(gè)方法表項(xiàng)，都被認(rèn)作是父類的方法。如下所示
注意這里只有非私有的實(shí)例方法才會(huì)出現(xiàn)，并且靜態(tài)方法也不會(huì)出現(xiàn)在這里，原因很容易理解：靜態(tài)方法跟對(duì)象無(wú)關(guān)，可以將方法地址直接引用，而不像實(shí)例方法需要間接引用。
更深入地講，靜態(tài)方法是由虛擬機(jī)指令invokestatic調(diào)用的，私有方法和構(gòu)造函數(shù)則是由invokespecial指令調(diào)用，只有被invokevirtual和invokeinterface指令調(diào)用的方法才會(huì)在方法表中出現(xiàn)。
由于以上方法的排列特性（Object——父類——子類），使得方法表的偏移量總是固定的。例如，對(duì)于任何類來(lái)說(shuō)，其方法表中equals方法的偏移量總是一個(gè)定值，所有繼承某父類的子類的方法表中，其父類所定義的方法的偏移量也總是一個(gè)定值。
前面說(shuō)過(guò)，方法表中的表項(xiàng)都是指向該類對(duì)應(yīng)方法的指針，這里就開(kāi)始了多態(tài)的實(shí)現(xiàn)：
假設(shè)Class B是Class A的子類，并且B重寫了A的方法method()，那么在B的方法表中，method()方法的指針指向的就是B的method方法入口而非類A的同名方法入口，也就是說(shuō)，在虛擬機(jī)編譯生成B的Class文件中的方法表時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了多態(tài)，之后只需讓對(duì)應(yīng)的指令調(diào)用即可。
而對(duì)于A來(lái)說(shuō)，它的方法表中的method方法則會(huì)指向其自身的method方法而非其父類的（這在類加載器載入該類時(shí)已經(jīng)保證，同時(shí)JVM會(huì)保證總是能從對(duì)象引用指向正確的類型信息）。
結(jié)合方法指針偏移量是固定的以及指針總是指向?qū)嶋H類的方法域，我們不難發(fā)現(xiàn)多態(tài)的機(jī)制就在這里：
在調(diào)用方法時(shí)，實(shí)際上必須首先完成實(shí)例方法的符號(hào)引用解析，結(jié)果是該符號(hào)引用被解析為方法表的偏移量。虛擬機(jī)通過(guò)對(duì)象引用得到方法區(qū)中類型信息的入口，查詢類的方法表，當(dāng)將子類對(duì)象聲明為父類類型時(shí)，形式上調(diào)用的是父類方法，此時(shí)虛擬機(jī)會(huì)從實(shí)際類的方法表（雖然聲明的是父類，但是實(shí)際上這里的類型信息中存放的是子類的信息）中查找該方法名對(duì)應(yīng)的指針（這里用“查找”實(shí)際上是不合適的，前面提到過(guò)，方法的偏移量是固定的，所以只需根據(jù)偏移量就能獲得指針），進(jìn)而就能指向?qū)嶋H類的方法了。
我們的故事還沒(méi)有結(jié)束，事實(shí)上上面的過(guò)程僅僅是利用繼承實(shí)現(xiàn)多態(tài)的內(nèi)部機(jī)制，多態(tài)的另外一種實(shí)現(xiàn)方式：實(shí)現(xiàn)接口相比而言就更加復(fù)雜，原因在于，Java的單繼承保證了類的線性關(guān)系，而接口可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)，這樣光憑偏移量就很難準(zhǔn)確獲得方法的指針。所以在JVM中，多態(tài)的實(shí)例方法調(diào)用實(shí)際上有兩種指令：
- invokevirtual指令用于調(diào)用聲明為類的方法；
- invokeinterface指令用于調(diào)用聲明為接口的方法。
當(dāng)使用invokeinterface指令調(diào)用方法時(shí)，就不能采用固定偏移量的辦法，只能老老實(shí)實(shí)挨個(gè)找了（當(dāng)然實(shí)際實(shí)現(xiàn)并不一定如此，JVM規(guī)范并沒(méi)有規(guī)定究竟如何實(shí)現(xiàn)這種查找，不同的JVM實(shí)現(xiàn)可以有不同的優(yōu)化算法來(lái)提高搜索效率）。
我們不難看出，在性能上，調(diào)用接口引用的方法通常總是比調(diào)用類的引用的方法要慢。這也告訴我們，在類和接口之間優(yōu)先選擇接口作為設(shè)計(jì)并不總是正確的，當(dāng)然設(shè)計(jì)問(wèn)題不在本文探討的范圍之內(nèi)，但顯然具體問(wèn)題具體分析仍然不失為更好的選擇。
這就是多態(tài)的原理?？偨Y(jié)起來(lái)說(shuō)就是兩點(diǎn)：
- 是方法表起了決定性作用，如果子類改寫了父類的方法，那么子類和父類的那些同名方法共享一個(gè)方法表項(xiàng)，都被認(rèn)作是父類的方法，因此可以寫成父類引用指向子類對(duì)象的形式。
- 類和接口的多態(tài)實(shí)現(xiàn)不一樣，類的方法表可以使用固定偏移，但接口只能挨個(gè)找，原因是接口的實(shí)現(xiàn)不是確定唯一的。
關(guān)于RTTI技術(shù)，典型的應(yīng)用除了多態(tài)這樣的類型轉(zhuǎn)換，以及根據(jù)類生成Class對(duì)象這兩種形式以外。還有一種常見(jiàn)的用法，就是關(guān)鍵字Instanceof。Instanceof的作用是返回一個(gè)布爾值，告訴我們一個(gè)對(duì)象是不是某個(gè)特定類的一個(gè)實(shí)例。例如:
- if(x instanceof Dog){
- }
即在判斷x對(duì)象是不是Dog類的一個(gè)實(shí)例。
思考題：為什么使用多態(tài)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象引用之后，有的方法引用中不能調(diào)用？
反射
RTTI的作用是，當(dāng)我們不知道一個(gè)對(duì)象的確切的類型的時(shí)候，可以通過(guò)RTTI來(lái)獲取。但是這個(gè)功能存在一個(gè)限制：要通過(guò)RTTI獲取的類型信息必須是在編譯時(shí)已知的，這句話怎么理解，我們通過(guò)多態(tài)的例子來(lái)說(shuō)明:
- Animal dog = new Dog();
上述代碼定義的引用是Animal類型，但是在編譯時(shí)期，虛擬機(jī)可通過(guò)我們后面的new的代碼獲取到這個(gè)Animal的真正類型，這就是編譯時(shí)已知，這里有個(gè)前提條件是代碼里面其實(shí)是要給虛擬機(jī)留下這樣的判斷信息的。這事實(shí)上是一個(gè)限制。
原因在于，我們?cè)诤芏鄷r(shí)候并不能在編譯時(shí)獲知某個(gè)對(duì)象所述的類。例如，我們有個(gè)api的功能是接收字段并解析它屬于哪個(gè)類，但是傳入的字段可能是我們定義好的多個(gè)類的其中一個(gè)，這個(gè)時(shí)候就沒(méi)辦法在編譯時(shí)知道類型信息了。而只能在運(yùn)行時(shí)通過(guò)傳入的字段進(jìn)行判斷才有可能知道。
什么是反射
反射的定義如下：java程序在運(yùn)行狀態(tài)中，對(duì)于任意一個(gè)類，都能夠在運(yùn)行時(shí)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，都能夠調(diào)用它的任意方法和屬性；這種動(dòng)態(tài)獲取信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象方法的功能稱為java語(yǔ)言的反射機(jī)制。
上面這段話需要非常仔細(xì)的理解，我想通過(guò)問(wèn)問(wèn)題的形式來(lái)幫助讀者理解反射的概念。
問(wèn)題1：什么是類的屬性和方法？
這個(gè)問(wèn)題比較愚蠢，甚至有侮辱人的智商之嫌，但是博主的本意肯定不是這樣。這是一個(gè)很簡(jiǎn)單問(wèn)題，假設(shè)我們有下面代碼：
- public class Test{
- private String s;
- public void doNothing(){
- }
- }
那么，字符串s就是它的屬性，doNothing就是它的方法
問(wèn)題2：什么叫一個(gè)類的所有屬性和方法
答：所有這個(gè)類中定義的成員變量，以及所有屬于這個(gè)類的方法。
問(wèn)題3：?jiǎn)栴}2中的所有屬性和方法包含私有的嗎？
答案是包含的
問(wèn)題4：任何一個(gè)類，除了屬性和方法，還有別的內(nèi)容嗎？
答案是沒(méi)有了。注意，內(nèi)部類不屬于外部類，本質(zhì)上是兩個(gè)類。
問(wèn)題5：什么叫獲取一個(gè)方法，什么叫獲取一個(gè)屬性？
這是一個(gè)很好的問(wèn)題，理解了這個(gè)問(wèn)題之后也就不會(huì)覺(jué)得反射過(guò)于抽象了。java當(dāng)中提供了專門的方法的抽象Method類和專門的屬性的抽象Field類，以及專門的所有類的抽象Class類，并提供了一系列的方法，來(lái)幫助我們獲取一個(gè)類的屬性和方法。
獲取到的屬性和方法，將以普通對(duì)象的方式存在。與我們自己寫的類并無(wú)任何區(qū)別。下面是一個(gè)代碼例子：
- public class MethodClass {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //1.獲取Class對(duì)象
- Class xxxClass = Class.forName("com.XXX.XXX");
- //2.獲取所有公有方法
- Method[] methodArray = xxxClass .getMethods();
- //3.獲取字段
- Field[] fieldArray = xxxClass .getFields();
- }
- }
反射的實(shí)現(xiàn)原理
Class類與java.lang.reflect庫(kù)一起對(duì)反射的概念提供了技術(shù)支持。java.lang.reflect類庫(kù)包含了Field類，Method類以及Constructor類。這些類用來(lái)表示未知類里對(duì)應(yīng)的成員。Class類提供了獲取getFields()、getMethods()和getConstructors()等方法，而這些方法的返回值類型就定義在java.lang.reflect當(dāng)中。
如果不知道某個(gè)對(duì)象的確切類型(即list引用到底是ArrayList類型還是LinkedList類型)，RTTI可以告訴你，但是有一個(gè)前提：這個(gè)類型在編譯時(shí)必須已知，這樣才能使用RTTI來(lái)識(shí)別它。
要想理解反射的原理，必須要結(jié)合類加載機(jī)。反射機(jī)制并沒(méi)有什么神奇之處，當(dāng)通過(guò)反射與一個(gè)未知類型的對(duì)象打交道時(shí)，JVM只是簡(jiǎn)單地檢查這個(gè)對(duì)象，看它屬于哪個(gè)特定的類，然后再通過(guò)拿到的某一個(gè)類的全限定名去找這個(gè)類的Class文件 。因此，那個(gè)類的.class對(duì)于JVM來(lái)說(shuō)必須是可獲取的，要么在本地機(jī)器上，要么從網(wǎng)絡(luò)獲取。所以對(duì)于RTTI和反射之間的真正區(qū)別只在于:
- RTTI，編譯器在編譯時(shí)打開(kāi)和檢查.class文件
- 反射，運(yùn)行時(shí)打開(kāi)和檢查.class文件
對(duì)于反射機(jī)制而言.class文件在編譯時(shí)是不可獲取的，所以是在運(yùn)行時(shí)獲取和檢查.class文件。
總結(jié)起來(lái)說(shuō)就是，反射是通過(guò)Class類和java.lang.reflect類庫(kù)一起支持而實(shí)現(xiàn)的，其中每一個(gè)Class類的對(duì)象都對(duì)應(yīng)了一個(gè)類，這些信息在編譯時(shí)期就已經(jīng)被存在了.class文件里面了，Class 對(duì)象是在加載類時(shí)由 Java 虛擬機(jī)以及通過(guò)調(diào)用類加載器中的defineClass方法自動(dòng)構(gòu)造的。對(duì)于我們定義的每一個(gè)類，在虛擬機(jī)中都有一個(gè)應(yīng)的Class對(duì)象。
那么在運(yùn)行時(shí)期，無(wú)論是通過(guò)字面量還是forName方法獲取Class對(duì)象，都是去根據(jù)這個(gè)類的全限定名(全限定名必須是唯一的，這也間接回答了為什么類名不能重復(fù)這個(gè)問(wèn)題。)然后獲取對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象
總結(jié): java虛擬機(jī)幫我們生成了類的class對(duì)象,而通過(guò)類的全限定名，我們可以去獲取這個(gè)類的字節(jié)碼.class文件，然后再獲取這個(gè)類對(duì)應(yīng)的class對(duì)象，再通過(guò)class對(duì)象提供的方法結(jié)合類Method,Filed,Constructor，就能獲取到這個(gè)類的所有相關(guān)信息. 獲取到這些信息之后，就可以使用Constructor創(chuàng)建對(duì)象，用get和set方法讀取和修改與Field對(duì)象相關(guān)的字段，用invoke方法調(diào)用與Method對(duì)象關(guān)聯(lián)的方法。
反射的應(yīng)用
反射機(jī)制非常重要，應(yīng)用也非常之廣泛。在使用反射時(shí)，我們的代碼里面可以出現(xiàn)任何一個(gè)具體的構(gòu)造器，字段信息，方法，但是卻能動(dòng)態(tài)的生成對(duì)象，調(diào)用他們的方法，這是一個(gè)非常通用的功能，由此帶來(lái)的價(jià)值也是驚人的。反射比較出名的應(yīng)用有:
- Spring/Mybatis等框架，行內(nèi)有一句這樣的老話：反射機(jī)制是Java框架的基石。最經(jīng)典的就是xml的配置模式。
- JDBC 的數(shù)據(jù)庫(kù)的連接
- 動(dòng)態(tài)生成對(duì)象，應(yīng)用于工廠模式中. spring的bean容器也就是一個(gè)工廠
- jdk動(dòng)態(tài)代理，利用反射獲取傳入接口的實(shí)現(xiàn)類
- 注解機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，利用反射可以獲取每一個(gè)filed，F(xiàn)iled類提供了getDeclaredAnnotations方法以數(shù)組形式返回這個(gè)字段所有的注解....
- 編輯器代碼自動(dòng)提示的實(shí)現(xiàn)
反射的弊端
1.性能
反射包括了一些動(dòng)態(tài)類型，所以 JVM 無(wú)法對(duì)這些代碼進(jìn)行優(yōu)化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我們應(yīng)該避免在經(jīng)常被 執(zhí)行的代碼或?qū)π阅芤蠛芨叩某绦蛑惺褂梅瓷洹?/p>
2.安全
使用反射技術(shù)要求程序必須在一個(gè)沒(méi)有安全限制的環(huán)境中運(yùn)行。如果一個(gè)程序必須在有安全限制的環(huán)境中運(yùn)行，如 Applet，那么這就是個(gè)問(wèn)題了。
3.內(nèi)部暴露
由于反射允許代碼執(zhí)行一些在正常情況下不被允許的操作（比如訪問(wèn)私有的屬性和方法），所以使用反射可能會(huì)導(dǎo)致意料之外的副作用－－代碼有功能上的錯(cuò)誤，降低可移植性。反射代碼破壞了抽象性，因此當(dāng)平臺(tái)發(fā)生改變的時(shí)候，代碼的行為就有可能也隨著變化。
4.喪失了編譯時(shí)類型檢查的好處，包括異常檢查。如果程序企圖用反射去調(diào)用不存在或者不可訪問(wèn)方法，在運(yùn)行時(shí)將會(huì)失敗。
5.從代碼規(guī)范的角度來(lái)說(shuō)，執(zhí)行反射訪問(wèn)所需要的代碼非常笨拙和冗長(zhǎng)。這樣的代碼閱讀起來(lái)很困難
核心反射機(jī)制最初是為了基于組件的應(yīng)用創(chuàng)建工具而設(shè)計(jì)的，如spring。這類工具通常需要裝載類，并且用反射功能找出它們支持哪些方法和構(gòu)造器。這些工具允許用戶交互式的構(gòu)建訪問(wèn)這些類的應(yīng)用程序。
反射功能只是在應(yīng)用程序設(shè)計(jì)階段被用到，通常，普通應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該以反射方式訪問(wèn)對(duì)象。對(duì)于特定的復(fù)雜系統(tǒng)編程任務(wù)，它也許是非常必要的，但它也有一些缺點(diǎn)，如果你編寫的程序必須要與編譯時(shí)未知的類一起工作，如有可能就使用反射機(jī)制來(lái)實(shí)例化對(duì)象，而訪問(wèn)對(duì)象時(shí)則使用編譯時(shí)已知的某個(gè)接口或者超類。
基于此，在effective java也總結(jié)了一條接口優(yōu)先于反射機(jī)制的開(kāi)發(fā)原則。
反射相關(guān)類
Class類
關(guān)于Class類請(qǐng)參考博客：[面向?qū)ο骫 類與對(duì)象與Java里的Class類解析
Field類
即字段類，我們可以通過(guò)一個(gè)類的Class對(duì)象獲取其Field類的對(duì)象，然后java當(dāng)中提供了這個(gè)Field類來(lái)提供反射獲取字段的相關(guān)信息，以及進(jìn)行一些操作，比如set一個(gè)字段的值等功能。
Method類
即方法類，我們可以通過(guò)一個(gè)類的Class對(duì)象獲取其Method類的一個(gè)實(shí)例對(duì)象，并且使用獲得的Method對(duì)象去獲取這個(gè)方法的相關(guān)信息，以及調(diào)用這個(gè)方法的功能。
以上三個(gè)類建議讀者直接查看源代碼，看看他們提供的方法，就會(huì)理解得更加清楚。
反射應(yīng)用實(shí)例
下面的代碼是使用反射獲取方法的例子程序
model類
- package com.dr.Reflection.getMethodByReflect;
- public class Student {
- //**************成員方法***************//
- public void show1(String s) {
- System.out.println("調(diào)用了：公有的，String參數(shù)的show1(): s = " + s);
- }
- protected void show2() {
- System.out.println("調(diào)用了：受保護(hù)的，無(wú)參的show2()");
- }
- void show3() {
- System.out.println("調(diào)用了：默認(rèn)的，無(wú)參的show3()");
- }
- private String show4(int age) {
- System.out.println("調(diào)用了，私有的，并且有返回值的，int參數(shù)的show4(): age = " + age);
- return "abcd";
- }
- }
測(cè)試類
- package com.dr.Reflection.getMethodByReflect;
- import java.lang.reflect.Method;
- /*
- * 獲取成員方法并調(diào)用：
- *
- * 1.批量的：
- * public Method[] getMethods():獲取所有"公有方法"；（包含了父類的方法也包含Object類）
- * public Method[] getDeclaredMethods():獲取所有的成員方法，包括私有的(不包括繼承的)
- * 2.獲取單個(gè)的：
- * public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
- * 參數(shù)：
- * name : 方法名；
- * Class ... : 形參的Class類型對(duì)象
- * public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
- *
- * 調(diào)用方法：
- * Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
- * 參數(shù)說(shuō)明：
- * obj : 要調(diào)用方法的對(duì)象；
- * args:調(diào)用方式時(shí)所傳遞的實(shí)參；
- ):
- */
- public class MethodClass {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //1.獲取Class對(duì)象
- Class stuClass = Class.forName("com.dr.Reflection.getMethodByReflect.Student");
- //2.獲取所有公有方法
- System.out.println("***************獲取所有的”公有“方法*******************");
- stuClass.getMethods();
- Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
- for(Method m : methodArray){
- /*
- 注意，這里雖然student類自身只寫了一個(gè)public方法，但是由于java所有的類都繼承于object類，
- 因此object類中所有的public方法也會(huì)被打印出來(lái)
- */
- System.out.println(m);
- }
- System.out.println("***************獲取所有的方法，包括私有的*******************");
- methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
- for(Method m : methodArray){//不包含父類的,僅僅是這個(gè)自身定義的方法
- System.out.println(m);
- }
- System.out.println("***************獲取公有的show1()方法*******************");
- Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);//根據(jù)方法名稱，以及參數(shù),獲取方法對(duì)象
- System.out.println(m);
- //實(shí)例化一個(gè)Student對(duì)象
- Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
- m.invoke(obj, "劉德華");
- System.out.println("***************獲取私有的show4()方法******************");
- m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
- System.out.println(m);
- m.setAccessible(true);//解除私有限定
- Object result = m.invoke(obj, 20);//需要兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是要調(diào)用的對(duì)象（獲取有反射），一個(gè)是實(shí)參
- System.out.println("返回值：" + result);
- }
- }
一些問(wèn)題
private修飾的方法可以通過(guò)反射訪問(wèn)，那么private意義何在？
答：首先java的private修飾符并不是為了安全性設(shè)計(jì)的，private并不是解決“安全”問(wèn)題的。private想表達(dá)的不是“安全性”的意思，而是面向?qū)ο缶幊痰姆庋b概念，是一種編譯器可以幫助我們?cè)谠O(shè)計(jì)上的一個(gè)點(diǎn)。
private的設(shè)計(jì)理念是對(duì)一個(gè)類的封裝，而封裝帶來(lái)的好處是，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，修改一個(gè)類的private屬性是不影響使用的，因?yàn)椴淮嬖趯?duì)private代碼的顯式引用。
反射技術(shù)主要是為實(shí)現(xiàn)一些開(kāi)發(fā)工具以及框架服務(wù)。在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，我們應(yīng)該盡量避免使用反射。而在使用反射時(shí)也要非常小心。另外，關(guān)注Java知音公眾號(hào)，回復(fù)“后端面試”，送你一份面試題寶典！
反射和多態(tài)的區(qū)別
- 同為運(yùn)行時(shí)獲取信息，多態(tài)獲取的信息僅僅在于確定方法應(yīng)用所指向的實(shí)際對(duì)象。而反射在于獲取一個(gè)類的所用信息。
- 多態(tài)是一種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的機(jī)制。而反射技術(shù)是java提供的專門用于動(dòng)態(tài)獲取類的信息的技術(shù)。
