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出自【进步*于辰的博客】

参考笔记二，P75.3；笔记三，P15.2、P43.2、P44.2、P64.3、P69.1。

1、什么是“反射”？

关于类加载，详述可查阅博文《[Java]知识点》中的【类加载】一栏。

1.1 概述

大家先看一个图，

过程说明：

1. A → B。当JVM运行，将Java源文件编译成class字节码文件。
2. B → D。当如下代码执行时，JVM通过类加载器 ClassLoader 将 class 字节码文件加载进JVM方法区、生成 class 信息、进而创建 Class 对象，这个过程就是类加载。（注：只有对类的主动使用才会触发类加载，例如：反射、实例化）。

   1、A.class;// A 是类名
   2、new A().getClass();
   3、Class.forName();
   

3. D → E。通过调用newInstance()，使用 Class 对象创建实例。

总结：反射是一种通过类加载加载磁盘中的class字节码文件、创建实例的机制。

1.2 反射的另一种情形

先说一个结论：

通过对实例进行反编译、进而创建 Class 对象的机制也属于反射，

PS：坦白说，我得出这个结论的依据是：“生成Class对象是反射的标志”，目前这个结论没有理论支持。当然，“生成Class对象是反射的标志”这个结论也没有理论支持，是我对反射的理解。可能未必准确，但在目前，这有助于我的学习和理解。

步入正题：

1、A.class;
2、new A().getClass();
3、Class.forName();

由上文可知，生成 Class 对象是反射的标志，以上这3条代码都可创建 Class 对象。所以这三种情形都是反射，反射基于类加载，那是不是都触发了类加载？

实际上，只有第3种才会触发类加载。下面我一一证明。

大家先看个图，这是通过反编译，使用实例生成 Class 对象的过程。（PS：这就是开头结论所说的“反射”）

大家看出来了吧，这就是getClass()执行的过程，可这个过程不会触发类加载。为什么？因为类加载只会执行一次，既然存在实例，自然已完成了类加载。

结论一：

getClass()是反射，但不会触发类加载。

反射的最终目的是实例，可有时候只是为了获取 Class 对象。若已存在实例，则通过调用getClass()获取会更简便。

我为何要特别说明“反编译不会触发类加载”这一细节？

平日看源码的时候，经常会看到这样的代码块：

static {
   }

这个叫做“静态代码块”，它执行于类初始化时（类加载的第三过程）。在这里会编写一些为类变量赋初始值或初始操作的代码，而往往这些代码并不容易看懂，那就需要debug。（PS：进行debug前当然需要先知道什么情况下才会执行static {}）

总结：

只有Class.forName()和 实例化 才会触发类加载，而getClass()不会。并且，A.class是反射，测试得出，A.class也同样不会触发类加载，故可判断A.class也是通过反编译进行反射，自然也不会执行static {}。

PS：的确，这个结论不是很严谨。不过，我们学习，很多时候不都是“从结论看过程”嘛。

1.3 扩展

1：静态内部类的类加载。

大家看一个栗子。

class A {
   
    static class B {
   
        static {
   
            sout "csdn";
        }
    }
}

什么情况下才会打印"csdn"？据上文可知，只要进行类加载，就会执行static {}。

虽然内部类属“懒加载”，但其类加载在本质上与外部类的类加载相同，即当执行Class.forName()或实例化时就会触发类加载。也就是这样：

1、Class bClass = Class.forName("A$B");
2、B b1 = new A.B();

2：为什么不能在类方法中实例化非静态内部类，而静态内部类可以？

因为类方法加载于类加载时，而非静态内部类属“懒加载”，在外部类调用时才加载。换言之，外部类类加载时不会加载非静态内部类（可视为不存在），自然无法实例化。

而静态内部类同外部类一起加载（可视为“积极加载”），自然可以实例化。

PS：
可能大家会疑惑，为什么我不对其他几种内部类的类加载进行说明？因为：

1. 对于其他几种内部类的类加载我暂未研究；
2. 只有静态内部类内才能定义static {}。（具体说明可查阅博文《[Java]知识点》中的【static关键字】一栏）

3：在外部类已加载（如：已实例化）的情况下，静态内部类与非静态内部类的状态如何（两者都还未使用）？

先说静态内部类。静态内部类属于“积极加载”，会跟随外部类一同加载。因此，此时静态内部类已分配内存（存在引用），各个成员都为默认值。

再说非静态内部类。非静态内部类属于“懒加载”，只有当外部类使用时才开始加载。因此，此时JVM中还不存在非静态内部类的Class信息。又因为非静态内部类也是外部类的成员，外部类已加载，所有成员为默认值，故非静态内部类为null。

注意：虽然内部类是外部类的成员，但与成员变量不同，以上说“非静态内部类为null”是根据理论推导得出，实际无法在以上条件下测试。因此，大家可理解为“可视为非静态内部类为null”。

2、如何使用反射？

2.1 概述

我们使用反射是为了什么？自然是获取类成员。在反射的使用中，直接涉及的类是Class。也就是说，我们是通过Class类的成员方法来获取各种类成员。

以下3个方法可分别用于获取构造方法、方法（包括成员方法、类方法）和变量（包括成员变量、类变量）。

// 获取构造方法，xx 是构造方法形参的数据类型的 Class对象
getConstructor(xx);
// 获取方法，包括成员方法和类方法，a 是方法名，b 是方法形参的数据类型的Class对象，故 b 的位置是可变参数
getMethod(a, b);
// 获取变量，包括成员变量和类变量，xx 是变量名
getField(xx);

这3个方法，为何通过这些参数，就可以定位到具体的成员？大家想想这3种成员的特点就明白了。

大家看到这里，肯定产生了两个问题：

1. 有没有可以获取对应所有成员的方法？
2. 以上这3个方法，可以在所有范围内（private、protected、default、public），获取到对应的指定成员吗？

大家点开Class类的源码，就可以看到，有一些以s结尾的成员方法，那就是第一个问题的答案。

同时，也有一些以getDeclared开头的成员方法，如：getConstructor()与getDeclaredConstructor()，两者有什么区别？前者返回的是公共（public）构造方法，后者返回的是所有构造方法。

同理，获取另外两种成员的成员方法也是这样，大家自行测试一下就都明白了。

2.2 综合示例

为了便于大家阅读，我以大家最熟悉的String类为例。
（PS：我会尽量在这个示例内，简洁明了地将三种成员的获取与使用展示出来，关键的是方法的使用，大家注意形参和返回值，功能不重要）

Class z1 = Class.forName("java.lang.String");
// 获取构造方法 String(char[] value, boolean share)
Constructor c1 = z1.getDeclaredConstructor(char[].class, boolean.class);
c1.setAccessible(true);
sout c1;// java.lang.String(char[],boolean)

char[] arr1 = {
   'c', 's', 'd', 'n'};
String s1 = (String) c1.newInstance(arr1, true);// 获取示例
sout s1;// csdn

/**
 * 大家看过String类源码的都知道，String类的底层存储结构是 private final char value[]，里面存储着字符串的字符序列。
 */
// 获取变量 value
Field f1 = z1.getDeclaredField("value");
f1.setAccessible(true);
// 获取值
sout Arrays.toString((char[]) f1.get(s1));// [c, s, d, n]

// 修改 value[]
char[] arr2 = {
   '博', '客', '园'};
f1.set(s1, arr2);
// 再次获取值
sout Arrays.toString((char[]) f1.get(s1));// [博, 客, 园]

/**
 * 获取大家比较熟悉的方法 public String substring(int beginIndex, int endIndex)，
 * 截取，返回 [beginIndex, endIndex) 的子字符串。
 */
Method m1 = z1.getMethod("substring", int.class, int.class);
String subS1 = (String) m1.invoke(s1, 0, 2);// 调用 substring()
sout subS1;// 博客

PS：简单举例，相信大家已经有了初步掌握，其它的就需要大家自行测试了。

下面我补充一点使用细节：

1：构造方法。

获取无参构造方法时，参数列表可以是()或(null)，调用newInstance()获取实例时同样。

2：变量。

无论成员变量、类变量，都具有唯一性，故如getField()都可以获取。获取变量值是f1.get(obj)，obj是实例，表示获取哪个实例的变量值。因此，如果f1是类变量时，类变量属于类，故obj是null。

3：方法。

与变量同理。调用invoke()时，第 2 个参数后采用了“可变参数”。

2.3 一个特例：通过反射调用 main()

PS：相信大家看到这里，对反射已经比较熟悉了，下面这个示例我写快点。

class E {
   
    static class EE {
   
        public static void main(String[] args) {
   
            System.out.println("haha");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
   
        Method m1 = EE.class.getMethod("main", String[].class);
        m1.invoke(null, (Object) args);// 打印：haha
    }
}

在调用invoke()时，实参必须强转为Object，且强转前类型必须是String[]。（注：这是反射main()时需要注意的，若是其他方法，则不需要）

3、注意

1：若获取的成员由非public修饰，则存在访问限制，在执行功能前，必须先调用setAccessible(true)，目的是设置为允许强制访问。

2：无法通过使用子类的 Class 对象进行反射获取任何父类成员，反之亦然。因为：

1. 子类可访问父类所有成员，而==并非拥有==，
2. 在JVM内存空间的堆中，父类初始化数据存储于子类内存空间。而==反射执行的位置是在方法区==，自然无法获取到父类成员。（详述可查阅博文《[Java]知识点》中的【类加载】一栏）

一种特殊情况：当父类的成员变量或成员方法由public修饰时（没有其他修饰符），通过getField()/getMethod()可获取。

难道真的没办法获取父类成员？

当然不是。无论 Class 对象还是实例，有一点是确定的：子类可访问父类成员。那么，就可以从此处着手。

具体办法：（目前仅限于获取父类变量。至于其他成员，由于实用性不大，故暂不探讨）

• 办法一：将父类变量作为子类方法的返回值；
• 办法二：先获取父类的 Field 对象，调用get()时，传入子类实例。

3：通过反射无法获取抽象类或接口的方法。

4：一个误区：定义方法void get(Object obj) {}，调用时，实参类型可以任意，但当通过class.getMethod("get", xx)获取此方法时，xx只能是Object.class，因为每个类的 Class 对象==唯一且不存在继承关系==。

5：获取内部类的 Class 对象，需使用特殊符号$。

示例：（获取ArrayList类的嵌套类-迭代器类Itr的 Class 对象）

1、Class.forName("java.util.ArrayList$Itr");    √
2、Class.forName("java.util.ArrayList.Itr");    ×

6：一个结论：

反射的本质其实就是加载 class 字节码文件、生成 Class 对象的过程。类与类之间可能存在关联，如：组合、继承或依赖等，但类的 Class 信息一定是唯一且独立的。因此，==无法通过一个类的 Class 对象获取另一个类的成员。==

对于在第2点中提到：“子类可以通过getField()/getMethod()获取父类成员变量和成员方法”，那是因为这2个方法的底层存在“父类递归机制”（从源码中获知，具体暂不明）。注意：构造方法没有此性质。

4、反射运用：跳过泛型检查

一个大家看过无数次的栗子：

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(2021);
list.add("csdn");// 编译错误

在编译时，JVM会进行泛型检查，目的是判断所赋的值或加入的值的类型是否与泛型的类型实参相同。

反射的底层机制是类加载，不经过编译，故可以跳过泛型检查。

示例：使用反射向List<Integer>集合内添加字符串。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(2021);

// 反射获取方法，与泛型的类型实参无关，所以是Object
Method addMethod = ArrayList.class.getMethod("add", Object.class);
addMethod.invoke(list, "csdn");// 成功

sout list;// [2021, csdn]

为什么List<Integer>可以存放字符串？

关于泛型，推荐一位前辈的博文《java 泛型详解-绝对是对泛型方法讲解最详细的，没有之一》（转发） 。
如果大家对那篇博文中的一些概念晦涩不清，可以浏览一下我写的这篇文章《[Java]泛型》。

无论是泛型接口、泛型类，亦或者泛型方法，泛型的限制作用都在于泛型检查，==作用于编译阶段==，例如示例中的addMethod.invoke(list, "csdn")，是通过反射获取的 Method 对象，直接将字符串"csdn"加入到list中，不经过编译，故跳过了泛型检查。

最后

class字节码文件中包含 字面量 和 符号引用。

1：什么是字面量？

字面量也称为“字面常量”，顾名思义，就是表面上看到的，它的表示（名称）就是它的值，

“字面量”是解释型语言中的常用的概念，如：a = 1，a 是变量，1 是字面量；编译型语言中少用，对应的是“常量”，如：int a = 1，a 是变量，1 是常量。

2：什么是符号引用？

符号引用指变量在编译时的一个地址标识，==不是确切的地址==，因为只有在运行时，才会为变量分配内存地址。

如：String s = "csdn"，这个 s 写在代码中，在编译之前，就叫做“符号引用”；在编译后，称为“引用”，对应JVM内存地址。

PS：诸如这些，都是一些概念，是为各种数据所赋予的一种“称谓”。

本文中的例子是为了方便大家理解和阐述知识点而简单举出的，旨在阐明知识点，并不一定有实用性，仅是抛砖引玉。

如果大家想要更深入地了解和掌握类加载与反射，可查阅博文《Java基础之—反射（非常重要）》（转发）。

本文完结。