1.反射機(jī)制
定義：能夠在運(yùn)行時(shí)分析類能力的程序稱為反射（Reflection）。
反射機(jī)制的作用：在程序運(yùn)行時(shí)能夠獲取類的完整結(jié)構(gòu)信息及調(diào)用對(duì)象的方法。

（1）在運(yùn)行中分析類的能力；（2）在運(yùn)行中查看類對(duì)象；（3）實(shí)現(xiàn)通用數(shù)組操作代碼；（4）利用Method對(duì)象獲取類方法。

2.Class類
java.lang.Class<T>類是反射機(jī)制的基礎(chǔ)，存放著對(duì)應(yīng)類型對(duì)象的運(yùn)行時(shí)信息。
在程序運(yùn)行期間，Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)始終為所有的對(duì)象維護(hù)一個(gè)運(yùn)行時(shí)類型標(biāo)識(shí)java.lang.Class<T>對(duì)象。該Class<T>對(duì)象存放著所有關(guān)于該類型對(duì)象的運(yùn)行時(shí)信息，虛擬機(jī)利用運(yùn)行時(shí)類型信息選擇相應(yīng)的方法執(zhí)行。

獲取Class對(duì)象的方法：
（1）Object類中的getClass()方法將會(huì)返回一個(gè)Class類型的實(shí)例
（2）調(diào)用靜態(tài)方法Class.forName獲取類名對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象
（注意：如果類名保存在字符串中，并可在運(yùn)行中改變，就可以使用這個(gè)方法。這個(gè)方法只有在className是類名或接口名是才能夠執(zhí)行，否則將拋出一個(gè)已檢查異常。）
（3）如果T是任意的Java類型，T.class將代表匹配的類對(duì)象
（注意：一個(gè)Class對(duì)象實(shí)際上表示的是一個(gè)類型，而這個(gè)類型未必一定是一種類。例如，int不是類，但int.class是一個(gè)Class類型的對(duì)象）
（4）通過(guò)newInstance()方法創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例
（注意：newInstance方法調(diào)用默認(rèn)的構(gòu)造器初始化新創(chuàng)建的對(duì)象。如果這個(gè)類沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造器，就會(huì)拋出一個(gè)異常。）
（5）通過(guò)forName()和newInstance()方法結(jié)合創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例

package com.nwpu.davince.reflection;

import java.sql.Date;

public class RefectionTest {

    public static void main(String[] args)
            throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        
        // Object類中的getClass()方法將會(huì)返回一個(gè)Class類型的實(shí)例
        Person person = new Person();
        Class class1 = person.getClass();
        System.out.println(class1);

        // 調(diào)用靜態(tài)方法Class.forName獲取類名對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象
        String className = "com.nwpu.davince.reflection.Person";
        Class class2 = Class.forName(className);
        System.out.println(class2);

        // 如果T是任意的Java類型，T.class將代表匹配的類對(duì)象
        Class class3 = Date.class;
        Class class4 = int.class;
        Class class5 = Double[].class;

        System.out.println(class3);
        System.out.println(class4);
        System.out.println(class5);
        
        // 通過(guò)newInstance()方法創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例
        Person class6 = person.getClass().newInstance();
        System.out.println(class6);
        
        // 通過(guò)forName()和newInstance()方法結(jié)合創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例
        Person class7 = (Person) Class.forName(className).newInstance();
        System.out.println(class7);
    }
}

程序輸出結(jié)果如下所示：
class com.nwpu.davince.reflection.Person
class com.nwpu.davince.reflection.Person
class java.sql.Date
int
class [Ljava.lang.Double;
Person [idNumber=null, phoneNo=null]
Person [idNumber=null, phoneNo=null]

3.利用反射分析類的能力
———————————反射機(jī)制最重要的內(nèi)容：檢查類的結(jié)構(gòu)——————————
在java.lang.reflect包中有三個(gè)類Field、Method和Constructor分別用于描述類的域、方法和構(gòu)造器。這三個(gè)類都有一個(gè)叫做getName的方法，用來(lái)返回項(xiàng)目的名稱。
1）Class類中的getFields、getMethods和getConstructors方法將分別返回類提供的public域、方法和構(gòu)造器數(shù)組，其中包括超類的公有成員。
2）Class類的getDeclareFields、getDeclareMethods和getDeclaredConstructors方法將分別返回類中聲明的全部域、方法和構(gòu)造器，其中包括私有和受保護(hù)成員，但不包括超類的成員。

package com.nwpu.davince.reflection;

public class Person {

    private String idNumber;
    private String phoneNo;

    public Person() {
    }
    public Person(String idNumber, String phoneNo) {
        this.idNumber = idNumber;
        this.phoneNo = phoneNo;
    }
    public String getIdNumber() {
        return idNumber;
    }
    public void setIdNumber(String idNumber) {
        this.idNumber = idNumber;
    }
    public String getPhoneNo() {
        return phoneNo;
    }
    public void setPhoneNo(String phoneNo) {
        this.phoneNo = phoneNo;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [idNumber=" + idNumber + ", phoneNo=" + phoneNo + "]";
    }
}


package com.nwpu.davince.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Scanner;

public class ReflectionTest {

    public static void main(String[] args) {
        // read class name from command line args or user input
        String name = "com.nwpu.davince.reflection.Person";
        if (args.length > 0) {
            name = args[0];
        } else {
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            System.out.println("Enter class name(e.g. java.util.Date): ");
            in.next();
        }

        try {
            // print class name and superClass name(if != Object)
            Class cl = Class.forName(name);
            Class superClass = cl.getSuperclass();
            String modifiers = Modifier.toString(cl.getModifiers());
            if (modifiers.length() > 0) {
                System.out.println(modifiers + " ");
            }
            System.out.print("class " + name);
            if (superClass != null && superClass != Object.class) {
                System.out.print(" extends " + superClass.getName());
            }

            System.out.print("\n{\n");
            printConstructors(cl);
            System.out.println();
            printMethods(cl);
            System.out.println();
            printFields(cl);
            System.out.println("}");

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.exit(0);
    }

    /**
     * Prints all constructors of a class
     * 
     * @param cl
     */
    public static void printConstructors(Class cl) {
        Constructor[] constructors = cl.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            String name = constructor.getName();
            System.out.print("  ");
            String modifiers = Modifier.toString(cl.getModifiers());
            if (modifiers.length() > 0) {
                System.out.print(modifiers + " ");
            }
            System.out.print(name + "(");

            // print parameter types
            Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) {
                if (i > 0) {
                    System.out.print(", ");
                }
                System.out.print(paramTypes[i].getName());
            }
            System.out.println(");");
        }
    }

    /**
     * Prints all method of a class
     * 
     * @param cl
     */
    public static void printMethods(Class cl) {
        Method[] methods = cl.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            Class returnType = method.getReturnType();
            String name = method.getName();

            System.out.print("  ");
            // print modifiers,return type and method name
            String modifiers = Modifier.toString(method.getModifiers());
            if (modifiers.length() > 0) {
                System.out.print(modifiers + " ");
            }
            System.out.println(returnType.getName() + " " + name + "(");

            // print parameter types
            Class[] paramTypes = method.getParameterTypes();
            for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) {
                if (i > 0) {
                    System.out.print(", ");
                }
                System.out.print(paramTypes[i].getName());
            }
            System.out.println(");");
        }
    }

    /**
     * Prints all fields of a class
     * 
     * @param cl
     */
    public static void printFields(Class cl) {
        Field[] fields = cl.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            Class type = field.getType();
            String name = field.getName();
            System.out.print("  ");
            // print modifiers,return type and method name
            String modifiers = Modifier.toString(field.getModifiers());
            if (modifiers.length() > 0) {
                System.out.print(modifiers + " ");
            }
            System.out.println(type.getName() + " " + name + ";");
        }

    }
}
輸出結(jié)果如下：
Enter class name(e.g. java.util.Date): 
com.nwpu.davince.reflection.Person
public class com.nwpu.davince.reflection.Person
{
  // Prints all constructors of a class
  public com.nwpu.davince.reflection.Person();
  public com.nwpu.davince.reflection.Person(java.lang.String, java.lang.String);
  // Prints all method of a class
  public java.lang.String toString();
  public java.lang.String getPhoneNo();
  public void setIdNumber(java.lang.String);
  public java.lang.String getIdNumber();
  public void setPhoneNo(java.lang.String);
  // Prints all fields of a class
  private java.lang.String idNumber;
  private java.lang.String phoneNo;
}

4.在運(yùn)行時(shí)使用反射分析對(duì)象
在上一節(jié)中，我們已經(jīng)知道如何查看任意對(duì)象的數(shù)據(jù)域名稱和類型，本節(jié)將進(jìn)一步查看數(shù)據(jù)域的實(shí)際內(nèi)容。查看對(duì)象域的關(guān)鍵方法是Field類中的get方法。如果filed是一個(gè)Field類型的對(duì)象，obj是某個(gè)包含field域的類的對(duì)象，field.get(obj)將返回一個(gè)對(duì)象，其值為obj域的當(dāng)前值。當(dāng)然，可以獲得就可以設(shè)置，調(diào)用field.set(obj,value)方法可以將obj對(duì)象的field域設(shè)置成新值。

package com.nwpu.davince.reflection;

import java.lang.reflect.Field;

public class FieldTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {   
        Person person = new Person("123", "13000001111");   
        Class clazz = person.getClass();    
        Field field = clazz.getDeclaredField("phoneNo");    
        field.setAccessible(true);  
        Object obj = field.get(person); 
        System.out.println("old obj: " + obj);  
        field.set(person, "13200002222");   
        Field field2 = clazz.getDeclaredField("phoneNo");
        field2.setAccessible(true);
        Object obj2 = field.get(person);
        System.out.println("new obj: " + obj2);
    }
}
輸出結(jié)果為：
old obj: 13000001111
new obj:13200002222

注意：反射機(jī)制的默認(rèn)行為受限于Java的訪問(wèn)控制，為訪問(wèn)私有成員屬性，需要調(diào)用Field、Method或Constructor對(duì)象的setAccessible方法。setAccessible方法是AccessibleObject類中的一個(gè)方法，這個(gè)特性是為調(diào)試、持久存儲(chǔ)和相似機(jī)制提供的。

5.使用反射編寫(xiě)泛型數(shù)組代碼
——————————java.lang.reflect包中的Array類允許動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建數(shù)組———————————
例如，將這個(gè)特性應(yīng)用到Array類中的copyOf方法實(shí)現(xiàn)數(shù)組容量擴(kuò)展。如何編寫(xiě)通用的擴(kuò)容方法呢？最關(guān)鍵的是Array類中的靜態(tài)方法newInstance，它能夠構(gòu)造新數(shù)組。在調(diào)用它時(shí)必須提供兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是數(shù)組的元素類型，一個(gè)是數(shù)組的長(zhǎng)度。
（1）可以通過(guò)Array.getLength(arr)獲取數(shù)組的長(zhǎng)度，也可以通過(guò)Array類的靜態(tài)getLength方法的返回值得到任意數(shù)組的長(zhǎng)度。
（2）獲取新數(shù)組元素類型：首先獲得arr數(shù)組的類對(duì)象，確認(rèn)它是一個(gè)數(shù)組并使用Class類的getComponentType方法確定數(shù)組對(duì)應(yīng)的類型。

package com.nwpu.davince.reflection;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        System.out.println("old arr size=" + arr.length);
        arr = (int[]) goodCopyOf(arr, 10);
        System.out.println("new arr size=" + arr.length);
    }
    
    public static Object goodCopyOf(Object arr,int newLength) {
        // 首先獲取arr數(shù)組的類對(duì)象
        Class cl = arr.getClass();
        // 確認(rèn)它是否是一個(gè)數(shù)組
        if (!cl.isArray()) {
            return null;
        }
        // 使用Class的getComponentType()方法確定數(shù)組對(duì)應(yīng)的類型
        Class componentType = cl.getComponentType();
        int length = Array.getLength(arr);
        // 使用java.lang.Array的newInstance()方法動(dòng)態(tài)創(chuàng)建新的數(shù)組
        Object newArray = Array.newInstance(componentType, newLength);
        // 數(shù)組復(fù)制
        System.arraycopy(arr, 0, newArray, 0, Math.min(length, newLength)); 

        return newArray;
    }

}
輸出結(jié)果為：
old arr size=5
new arr size=10

6.調(diào)用任意方法
——————在Method類中有一個(gè)invoke方法，它允許調(diào)用包裝在當(dāng)前Method對(duì)象中的方法————

    @CallerSensitive
    public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
            }
        }
        MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
        if (ma == null) {
            ma = acquireMethodAccessor();
        }
        return ma.invoke(obj, args);
    }

如何得到Method對(duì)象呢？可以通過(guò)調(diào)用getDeclareMethods方法，然后對(duì)返回的Method對(duì)象數(shù)組進(jìn)行查找，知道發(fā)現(xiàn)為止。也可以通過(guò)Class類中的getMethod方法得到想要的方法。但方法可能存在重名情況，因此需要有方法的參數(shù)類型才能區(qū)別出是哪個(gè)方法。故getMethod的方法簽名如下所示：

    @CallerSensitive
    public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), true);
        Method method = getMethod0(name, parameterTypes, true);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + name + argumentTypesToString(parameterTypes));
        }
        return method;
    }

注意：invoke的參數(shù)和返回值必須是Object類型的，意味著必須進(jìn)行多次的類型轉(zhuǎn)換，將會(huì)使編譯器錯(cuò)過(guò)檢查代碼的機(jī)會(huì)。有鑒于此，建議僅在有必要的時(shí)候才是用Method對(duì)象，而最好使用接口和內(nèi)部類。特別重申：建議Java開(kāi)發(fā)者不要使用Method對(duì)象的回調(diào)功能，使用接口進(jìn)行回調(diào)會(huì)使得代碼的執(zhí)行速度更快，更易于維護(hù)。

原創(chuàng)不易，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處@author Davince！