Java反射机制总结

参考：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1264799402020448

Java 反射

在 Java 中，反射允许我们在运行时检查和操作类、接口、构造函数、方法和字段。程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。
Java中有一个类名为Class，可以在运行时保存有关类和对象的所有信息。Class的对象可用于执行反射。
除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）。例如：
String
Object
Runnable
Exception
class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时，将其加载进内存。

每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例，并关联起来。
这里的Class类型是一个名叫Class的class。它长这样：

public final class Class {
    private Class() {}
}

以String类为例，当JVM加载String类时，它首先读取String.class文件到内存，然后，为String类创建一个Class实例并关联起来：

Class cls = new Class(String);

这个Class实例是JVM内部创建的，从上面的源码可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。

所以，JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）：

一个Class实例包含了该class的所有完整信息：

由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例，并在实例中保存了该class的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个Class实例，我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。

这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。

获取Class实例的三个方法

直接通过一个class的静态变量class获取：

Class cls = String.class;

如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取：

String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();

如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取：

Class cls = Class.forName("java.lang.String");

因为Class实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的Class实例是同一个实例。
要从Class实例获取获取的基本信息，参考下面的代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        printClassInfo("".getClass());
        printClassInfo(Runnable.class);
        printClassInfo(java.time.Month.class);
        printClassInfo(String[].class);
        printClassInfo(int.class);
    }

    static void printClassInfo(Class cls) {
        System.out.println("Class name: " + cls.getName());
        System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
        if (cls.getPackage() != null) {
            System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
        }
        System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
        System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
        System.out.println("is array: " + cls.isArray());
        System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
    }
}

Class name: java.lang.String
Simple name: String
Package name: java.lang
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: false
Class name: java.lang.Runnable
Simple name: Runnable
Package name: java.lang
is interface: true
is enum: false
is array: false
is primitive: false
Class name: java.time.Month
Simple name: Month
Package name: java.time
is interface: false
is enum: true
is array: false
is primitive: false
Class name: [Ljava.lang.String;
Simple name: String[]
is interface: false
is enum: false
is array: true
is primitive: false
Class name: int
Simple name: int
is interface: false
is enum: false
is array: false
is primitive: true

数组（例如String[]）也是一种类，而且不同于String.class，它的类名是[java.lang.String];。此外，JVM为每一种基本类型如int也创建了Class实例，通过int.class访问。

如果获取到了一个Class实例，我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例：

// 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance();

上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例，它的局限是：只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。

动态加载

JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length > 0) {
            create(args[0]);
        }
    }

    static void create(String name) {
        Person p = new Person(name);
    }
}

当执行Main.java时，由于用到了Main，因此，JVM首先会把Main.class加载到内存。然而，并不会加载Person.class，除非程序执行到create()方法，JVM发现需要加载Person类时，才会首次加载Person.class。如果没有执行create()方法，那么Person.class根本就不会被加载。

这就是JVM动态加载class的特性。

小结

JVM为每个加载的class及interface创建了对应的Class实例来保存class及interface的所有信息；

获取一个class对应的Class实例后，就可以获取该class的所有信息；

通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）；

JVM总是动态加载class，可以在运行期根据条件来控制加载class。