Java 之反射

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本文介绍了Java反射机制的基本概念及其实现的功能，包括在运行时判断对象所属的类、构造类的对象、判断类的成员变量和方法以及调用对象的方法。此外，还详细讲解了Java中的类加载器，包括BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader和ApplicationClassLoader的工作原理。

经典原理：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/index.html

什么叫反射?

光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。这里的反射指的是我们物理学中的反射定义,而在我们java 编程反射是反射类的类型的一种技术,大部分时间我们都是看到和操作的都是类型,那么反射是对类型的操作.
概述

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一个方法；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
特点:1是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质
Java反射机制容许程序在运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。
换言之，Java可以加载一个运行时才得知名称的class，获得其完整结构

JAVA反射机制提供了什么功能

Java反射机制提供如下功能：
在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时判段任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任一个对象的方法
在运行时创建新类对象
在使用Java的反射功能时，基本首先都要获取类的Class对象，再通Class对象获取其他的对象。
定义

反射就像一面镜子，可以看到类的内部所有信息，反射被称为类类型，Class 类型是有jvm进行创建的，每一个类在jvm中都有一份class 信息，包含着这个类的所有信息。在运行时期可以进行动态的获取；
获取反射Class的三种方式：
1：直接由类获取比如：Class clazz=Person.class;
2:由对象获取：Person p=new Person();
Class clazz=p.class;
3:由类的全类名获取
Class clazz=Class.ForName(“com.fly.Person”);

Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。

类加载器
虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

(1)Bootstrap ClassLoader : 将存放于\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如 rt.jar 名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用
(2)Extension ClassLoader : 将\lib\ext目录下的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库加载。开发者可以直接使用扩展类加载器。
(3) Application ClassLoader : 负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,开发者可直接使用。
(4)Custom ClassLoader
属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader
加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

ClassLoader classLoader=ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
ClassLoader parent = classLoader.getParent();
    System.out.println(parent);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15db9742
ClassLoader parent2 = parent.getParent();
System.out.println(parent2);//null

工作过程：如果一个类加载器接收到了类加载的请求，它首先把这个请求委托给他的父类加载器去完成，每个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它在搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

1.类的加载过程
JVM将类加载过程分为三个步骤：装载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)链接又分为三个步骤，如下图所示：
这里写图片描述

1) 装载：查找并加载类的二进制数据；
2)链接：
验证：确保被加载类的正确性；
准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；
解析：把类中的符号引用转换为直接引用；
3)初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值；
这里写图片描述

这里写图片描述

演示类加载器的树状组织结构

ClassLoader loader =ClassLoaderTree.class.getClassLoader();
        while (loader != null) {
            System.out.println(loader.toString());
            loader = loader.getParent();
        }

第一个输出的是 ClassLoaderTree类的类加载器，即系统类加载器。它是 sun.misc.Launcher $AppClassLoader类的实例；第二个输出的是扩展类加载器，是 sun.misc.Launcher$ ExtClassLoader类的实例。需要注意的是这里并没有输出引导类加载器，这是由于有些 JDK 的实现对于父类加载器是引导类加载器的情况，getParent()方法返回 null。

类加载器的代理模式
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类加载器在尝试自己去查找某个类的字节代码并定义它时，会先代理给其父类加载器，由父类加载器先去尝试加载这个类，依次类推。在介绍代理模式背后的动机之前，首先需要说明一下 Java 虚拟机是如何判定两个 Java 类是相同的。Java 虚拟机不仅要看类的全名是否相同，还要看加载此类的类加载器是否一样。只有两者都相同的情况，才认为两个类是相同的。即便是同样的字节代码，被不同的类加载器加载之后所得到的类，也是不同的。比如一个 Java 类 com.example.Sample，编译之后生成了字节代码文件 Sample.class。两个不同的类加载器ClassLoaderA和 ClassLoaderB分别读取了这个 Sample.class文件，并定义出两个 java.lang.Class类的实例来表示这个类。这两个实例是不相同的。对于 Java 虚拟机来说，它们是不同的类。试图对这两个类的对象进行相互赋值，会抛出运行时异常ClassCastException。