Java反射机制（细节生动版）

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Java反射机制

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前言
一、反射的定义：
二、反射的相关类：
- 反射的核心API
三、Java程序计算机三个阶段
- 1.new对象创建流程分析：
- 2.反射创建对象：
- 3.类比：
四、Class类的details：
五、获取Class类对象：
六、反射的典型操作和爆破：
总结

前言

前期我们如果想得到一个对象是通过new的方式来创建对象的，但实际上在Java底层会进行类加载生成一个唯一类对象，里面存放着该类的信息，我们也可以通过这个对象来创建出来实例，Java 是静态类型语言，编译时需明确知道所有类型信息。但某些场景（如框架、插件系统）需要在运行时动态加载和操作未知类。反射允许在运行时分析类结构、创建对象、调用方法，无需在编译时硬编码类型。因此我们引入了反射，下面我们给大家具体讲一下:

Java反射机制样例：

通过外部文件配置，在不修改源码的情况下，来控制程序，也符合设计模式的OCP原则（开闭原则：不修改原码，扩容功能）

一、反射的定义：

1.反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如成员变量，构造器，成员方法等等），并能操作对象的属性及方法，反射在设计模式和框架底层都会用到。

2.加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息，通过这个对象得到类的结构，这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所有形象的称之为：反射

核心能力：突破静态代码的限制，实现 动态加载类、修改行为、调用私有 API 等高级操作。

二、反射的相关类：

反射的核心 API

类/接口	作用
`Class<T>`	表示类的元信息（如 `String.class`、`obj.getClass()`）。
`Field`	获取或修改字段的值（包括私有字段）。
`Method`	动态调用方法（`method.invoke(obj, args)`）。
`Constructor<T>`	创建对象实例（支持有参/无参构造器）。
`Modifier`	解析修饰符（如 `public`、`static`）。

反射的相关类：

1. Java.lang.class 代表一个类，class对象表示某个类加载后在堆中的对象。

2. Java.lang.reflect.Method 代表类的方法，Method对象表示某个类的方法。

3.Java.lang.reflect.Field 代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量。

4. Java.lang.reflect.Consructor 代表类的构造方法，Consructor对象表示构造器。

三、Java程序计算机三个阶段：

这里面我们还是要了解一下这三个阶段的，因为跟反射有关。

这里面我们需要注意的是new和反射机制在创建对象的时候是不一样的。

new对象创建流程分析：

以Person类为例子:

1.加载Person类信息（Person.class）,只会加载一次。

2.在堆中分配空间（地址）

3. 完成对象初始化（1.默认初始化 age=0，name=null 2.显式初始化 3.构造器初始化）

4.对象在堆中的地址返回给P（对象名或对象的引用）

details：

内存分配：
- JVM 根据方法区中 MyClass 的元数据（如字段数量和类型），计算对象需要的内存大小。
- 在堆中分配内存，并初始化对象头（包括指向方法区中 MyClass 元数据的类型指针）。
字段初始化：
- 默认初始化：所有字段设为默认值（如 int 为 0，对象引用为 null）。
- 显式初始化：通过构造函数（<init> 方法）为字段赋值。
关键点：
- 对象的创建完全依赖方法区中的元数据（字段布局、构造函数等）。
- 对象头中的类型指针：确保对象知道自己属于哪个类（通过它找到方法区中的元数据）。

反射创建对象：

Class 对象本身不包含成员变量、方法的实现或构造器的代码，它只是提供反射接口去访问方法区中的元数据。

类比：

方法区（元数据）：像一本“蓝图手册”，记录了类的结构（字段、方法、构造器等信息）。
Class 对象：像这本手册的“目录索引”，告诉你如何快速找到需要的字段或方法。
对象实例：按照蓝图手册建造出来的“房子”，每个房子知道自己对应的蓝图（通过对象头中的类型指针）。

四、Class类的details：

1.Class也是类，因此是继承Object类。

2.Class类不是new出来的，而是系统创建的。

3.对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因此类只加载一次。

4.每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成。

5.通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API。

6.Class对象是放在堆中的。

7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括方法代码，变量名，方法名和访问权限等等。）

五、获取Class类对象：

1.已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法来调用：

Class cls1 = Class.forname("类的具体路径");

场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类。

2.已知具体的类，通过类的Class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高。

Class cls2 = 类名.class;

场景：多用于参数传递，比如通过反射来获得对应的构造器对象。

3.对象.getClass（）；

场景：有对象实例。

4.通过类加载器来获取到类的Class对象：

（1）先得到类加载器Car：

ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();

(2) 通过类加载器得到class对象：

Class cls4 = classLoader.loaderClass("classAllPath");

5. 基本数据类型：

Class<Integer> integerClass = int.class;

6.包装类：

Class<Integer> type = Integer.TYPE;

这里面我们还需要知道的一点就是为什么会有反射机制呢，我们要了解静态加载和动态加载：

反射机制是java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载：

静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错。

动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，则不报错，降低了依赖性。

六、反射的典型操作和爆破：

Class<?> clazz = User.class;
User user = (User) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 获取构造器（参数类型需匹配）
Constructor<User> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
User user = constructor.newInstance("Alice", 30);// 获取所有 public 字段（包括父类）
Field[] publicFields = clazz.getFields();// 获取本类所有字段（包括私有）
Field[] allFields = clazz.getDeclaredFields();// 获取指定字段（需处理 NoSuchFieldException）
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");// 设置可访问性（针对私有字段）
nameField.setAccessible(true);// 读取字段值
String nameValue = (String) nameField.get(user);// 修改字段值
nameField.set(user, "Bob");// 获取所有 public 方法（包括父类）
Method[] publicMethods = clazz.getMethods();// 获取本类所有方法（包括私有）
Method[] allMethods = clazz.getDeclaredMethods();// 获取指定方法（需参数类型匹配）
Method setNameMethod = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);// 设置可访问性（针对私有方法）
setNameMethod.setAccessible(true);// 调用实例方法（需传入对象实例）
setNameMethod.invoke(user, "Charlie");// 调用静态方法（对象实例传 null）
Method staticMethod = clazz.getDeclaredMethod("staticMethod");
staticMethod.invoke(null);

爆破其实没什么神秘的，就相当于针对的是私有的修饰的属性或方法，相当于有一扇门我们要把它炸开，需要用setAccessible（true）方法。