深入理解Java反射

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　　要想理解反射的原理，首先要瞭解什麼是類型資訊。Java讓我們在運行時識別對象和類的資訊，主要有2種方式：一種是傳統的RTTI，它假定我們在編譯時間已經知道了所有的類型資訊；另一種是反射機制，它允許我們在運行時發現和使用類的資訊。

1、Class對象

　　理解RTTI在Java中的工作原理，首先需要知道類型資訊在運行時是如何表示的，這是由Class對象來完成的，它包含了與類有關的資訊。Class對象就是用來建立所有“常規”對象的，Java使用Class對象來執行RTTI，即使你正在執行的是類似類型轉換這樣的操作。

　　每個類都會產生一個對應的Class對象，也就是儲存在.class檔案。所有類都是在對其第一次使用時，動態載入到JVM的，當程式建立一個對類的靜態成員的引用時，就會載入這個類。Class對象僅在需要的時候才會載入，static初始化是在類載入時進行的。

public class TestMain {    public static void main(String[] args) {        System.out.println(XYZ.name);    }}class XYZ {    public static String name = "luoxn28";    static {        System.out.println("xyz靜態塊");    }    public XYZ() {        System.out.println("xyz構造了");    }}

輸出結果為：

　　類載入器首先會檢查這個類的Class對象是否已被載入過，如果尚未載入，預設的類載入器就會根據類名尋找對應的.class檔案。

　　想在運行時使用類型資訊，必須擷取對象(比如類Base對象)的Class對象的引用，使用功能Class.forName(“Base”)可以實現該目的，或者使用base.class。注意，有一點很有趣，使用功能”.class”來建立Class對象的引用時，不會自動初始化該Class對象，使用forName()會自動初始化該Class對象。為了使用類而做的準備工作一般有以下3個步驟：

• 載入：由類載入器完成，找到對應的位元組碼，建立一個Class對象
• 連結：驗證類中的位元組碼，為靜態域分配空間
• 初始化：如果該類有超類，則對其初始化，執行靜態初始化器和靜態初始化塊

public class Base {    static int num = 1;        static {        System.out.println("Base " + num);    }}public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 不會初始化靜態塊        Class clazz1 = Base.class;        System.out.println("------");        // 會初始化        Class clazz2 = Class.forName("zzz.Base");    }}

2、類型轉換前先做檢查

　　編譯器將檢查類型向下轉型是否合法，如果不合法將拋出異常。向下轉換類型前，可以使用instanceof判斷。

class Base { }class Derived extends Base { }public class Main {    public static void main(String[] args) {        Base base = new Derived();        if (base instanceof Derived) {            // 這裡可以向下轉換了            System.out.println("ok");        }        else {            System.out.println("not ok");        }    }}

3、反射：運行時類資訊

　　如果不知道某個對象的確切類型，RTTI可以告訴你，但是有一個前提：這個類型在編譯時間必須已知，這樣才能使用RTTI來識別它。Class類與java.lang.reflect類庫一起對反射進行了支援，該類庫包含Field、Method和Constructor類，這些類的對象由JVM在啟動時建立，用以表示未知類裡對應的成員。這樣的話就可以使用Contructor建立新的對象，用get()和set()方法擷取和修改類中與Field對象關聯的欄位，用invoke()方法調用與Method對象關聯的方法。另外，還可以調用getFields()、getMethods()和getConstructors()等許多便利的方法，以返回表示欄位、方法、以及構造器對象的數組，這樣，對象資訊可以在運行時被完全確定下來，而在編譯時間不需要知道關於類的任何事情。

　　反射機制並沒有什麼神奇之處，當通過反射與一個未知類型的對象打交道時，JVM只是簡單地檢查這個對象，看它屬於哪個特定的類。因此，那個類的.class對於JVM來說必須是可擷取的，要麼在本地機器上，要麼從網路擷取。所以對於RTTI和反射之間的真正區別只在於：

• RTTI，編譯器在編譯時間開啟和檢查.class檔案
• 反射，運行時開啟和檢查.class檔案

public class Person implements Serializable {    private String name;    private int age;// get/set方法}public static void main(String[] args) {    Person person = new Person("luoxn28", 23);    Class clazz = person.getClass();    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();    for (Field field : fields) {        String key = field.getName();        PropertyDescriptor descriptor = new PropertyDescriptor(key, clazz);        Method method = descriptor.getReadMethod();        Object value = method.invoke(person);        System.out.println(key + ":" + value);    }}

　　以上通過getReadMethod()方法調用類的get函數，可以通過getWriteMethod()方法來調用類的set方法。通常來說，我們不需要使用反射工具，但是它們在建立動態代碼會更有用，反射在Java中用來支援其他特性的，例如對象的序列化和JavaBean等。

4、動態代理

　　代理模式是為了提供額外或不同的操作，而插入的用來替代”實際”對象的對象，這些操作涉及到與”實際”對象的通訊，因此代理通常充當中間人角色。Java的動態代理比代理的思想更前進了一步，它可以動態地建立並代理並動態地處理對所代理方法的調用。在動態代理上所做的所有調用都會被重新導向到單一的調用處理器上，它的工作是揭示調用的類型並確定相應的策略。以下是一個動態代理樣本：

介面和實作類別：

public interface Interface {    void doSomething();    void somethingElse(String arg);}public class RealObject implements Interface {    public void doSomething() {        System.out.println("doSomething.");    }    public void somethingElse(String arg) {        System.out.println("somethingElse " + arg);    }}

動態代理對象處理器：

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {    private Object proxyed;        public DynamicProxyHandler(Object proxyed) {        this.proxyed = proxyed;    }        @Override    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {        System.out.println("代理工作了.");        return method.invoke(proxyed, args);    }}

測試類別：

public class Main {    public static void main(String[] args) {        RealObject real = new RealObject();        Interface proxy = (Interface) Proxy.newProxyInstance(                Interface.class.getClassLoader(), new Class[] {Interface.class},                new DynamicProxyHandler(real));                proxy.doSomething();        proxy.somethingElse("luoxn28");    }}

輸出結果如下：

　　通過調用Proxy靜態方法Proxy.newProxyInstance()可以建立動態代理，這個方法需要得到一個類載入器，一個你希望該代理實現的介面列表(不是類或抽象類別)，以及InvocationHandler的一個實作類別。動態代理可以將所有調用重新導向到調用處理器，因此通常會調用處理器的構造器傳遞一個”實際”對象的引用，從而將調用處理器在執行中介任務時，將請求轉寄。

 

參考：

　　1、《Java編程思想-第4版》類型資訊章節

深入理解Java反射