前言
Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。
在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。当然，也不是所有的都适合反射，之前就遇到一个案例，通过反射得到的结果与预期不符。阅读源码发现，经过层层调用后在最终返回结果的地方对应用的权限进行了校验，对于没有权限的应用返回值是没有意义的缺省值，否则返回实际值起到保护用户的隐私目的。
一、反射机制相关类以及使用
| 类名 | 用途 |
|---|
| Class类 | 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 |
| Field类 | 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性） |
| Method类 | 代表类的方法 |
| Constructor类 | 代表类的构造方法 |
Class类
Class代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口。在这个类中提供了很多有用的方法，这里对他们简单的分类介绍。
| 方法 | 用途 |
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| asSubclass(Class clazz) | 把传递的类的对象转换成代表其子类的对象 |
| cast | 把对象转换成代表类或是接口的对象 |
| getClassLoader() | 获得类的加载器 |
| getClasses() | 返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象 |
| getDeclaredClasses() | 返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象 |
| forName(String className) | 根据类名返回类的对象 |
| getName() | 获得类的完整路径名字 |
| newInstance() | 创建类的实例 |
| getPackage() | 获得类的包 |
| getSimpleName() | 获得类的名字 |
| getSuperclass() | 获得当前类继承的父类的名字 |
| getInterfaces() | 获得当前类实现的类或是接口 |
| 方法 | 用途 |
|---|
| getField(String name) | 获得某个公有的属性对象 |
| getFields() | 获得所有公有的属性对象 |
| getDeclaredField(String name) | 获得某个属性对象 |
| getDeclaredFields() | 获得所有属性对象 |
| 方法 | 用途 |
|---|
| getAnnotation(Class annotationClass) | 返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象 |
| getAnnotations() | 返回该类所有的公有注解对象 |
| getDeclaredAnnotation(Class annotationClass) | 返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象 |
| getDeclaredAnnotations() | 返回该类所有的注解对象 |
| 方法 | 用途 |
|---|
| getConstructor(Class… parameterTypes) | 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法 |
| getConstructors() | 获得该类的所有公有构造方法 |
| getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes) | 获得该类中与参数类型匹配的构造方法 |
| getDeclaredConstructors() | 获得该类所有构造方法 |
| 方法 | 用途 |
|---|
| getMethod(String name, Class… parameterTypes) | 获得该类某个公有的方法 |
| getMethods() | 获得该类所有公有的方法 |
| getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes) | 获得该类某个方法 |
| getDeclaredMethods() | 获得该类所有方法 |
| 方法 | 用途 |
|---|
| isAnnotation() | 如果是注解类型则返回true |
| isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) | 如果是指定类型注解类型则返回true |
| isAnonymousClass() | 如果是匿名类则返回true |
| isArray() | 如果是一个数组类则返回true |
| isEnum() | 如果是枚举类则返回true |
| isInstance(Object obj) | 如果obj是该类的实例则返回true |
| isInterface() | 如果是接口类则返回true |
| isLocalClass() | 如果是局部类则返回true |
| isMemberClass() | 如果是内部类则返回true |
在阅读Class类文档时发现一个特点，以通过反射获得Method对象为例，一般会提供四种方法，getMethod(parameterTypes)、getMethods()、getDeclaredMethod(parameterTypes)和getDeclaredMethods()。getMethod(parameterTypes)用来获取某个公有的方法的对象，getMethods()获得该类所有公有的方法，getDeclaredMethod(parameterTypes)获得该类某个方法，getDeclaredMethods()获得该类所有方法。带有Declared修饰的方法可以反射到私有的方法，没有Declared修饰的只能用来反射公有的方法。其他的Annotation、Field、Constructor也是如此。
Field类
Field代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）
| 方法 | 用途 |
|---|
| equals(Object obj) | 属性与obj相等则返回true |
| get(Object obj) | 获得obj中对应的属性值 |
| set(Object obj, Object value) | 设置obj中对应属性值 |
| setAccessible(boolean flag) | 设置访问权限，如果成员变量为私有必须在使用之前调用 |
Method类
| 方法 | 用途 |
|---|
| invoke(Object obj, Object… args) | 传递object对象及参数调用该对象对应的方法 |
| setAccessible(boolean flag) | 设置访问权限，如果方法为私有必须在使用前调用 |
Constructor类
| 方法 | 用途 |
|---|
| newInstance(Object… initargs) | 根据传递的参数创建类的对象 |
| setAccessible(boolean flag) | 设置访问权限，如果构造函数为私有必须在使用前调用 |
二、反射原理深入
首先我们来看Class的forName()方法的源码：
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| @CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
return forName(className, true, VMStack.getCallingClassLoader());
}
@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
ClassLoader loader)
throws ClassNotFoundException
{
if (loader == null) {
loader = BootClassLoader.getInstance();
}
Class<?> result;
try {
result = classForName(name, initialize, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
Throwable cause = e.getCause();
if (cause instanceof LinkageError) {
throw (LinkageError) cause;
}
throw e;
}
return result;
}
/** Called after security checks have been made. */
@FastNative
static native Class<?> classForName(String className, boolean shouldInitialize,
ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException;
|
可以看到最后调用了native方法classForName，传入了类名和ClassLoader ，所以看到这边基本可以确定反射最后调用的其实也是ClassLoader 的类加载方法。通过类名找到相应的字节码文件，然后加载到JVM内存中以供开发者使用。
关于Java的类加载机制可以参考我写的这篇文章：《深入理解Java虚拟机》– 类加载机制