一個反射問住一大堆人

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單單是問反射有什麼用，其實最經常使用的就兩個：面試

根據類名建立實例（類名能夠從配置文件讀取，不用new，達到解耦）spring
用Method.invoke執行方法數據庫

可是這些其實不難理解，難的是反射自己。若是有興趣能夠往下看：vim

因爲反射自己確實抽象（說是Java中最抽象的概念也不爲過），因此我當初寫做時也用了大量的比喻。可是比喻有時會讓答案偏離得更遠。前陣子看了些講設計模式的文章，把比喻都用壞了。有時理解比喻，居然要比理解設計模式自己還費勁...那就南轅北轍了。因此，這一次，能不用比喻就儘可能不用，爭取用最實在的代碼去解釋。設計模式

主要內容：數組

JVM是如何構建一個實例的緩存
.class文件微信
類加載器mybatis
Class類
反射API

JVM是如何構建一個實例的

下文我會使用的名詞及其對應關係

內存：即JVM內存，棧、堆、方法區啥的都是JVM內存，只是人爲劃分
.class文件：就是所謂的字節碼文件，這裏稱.class文件，直觀些

假設main方法中有如下代碼：

Person p = new Person();

不少初學者會覺得整個建立對象的過程是下面這樣的

javac Person.java
java Person

不能說錯，可是粗糙了一點。

稍微細緻一點的過程能夠是下面這樣的

經過new建立實例和反射建立實例，都繞不開Class對象。

.class文件

有人用編輯器打開.class文件看過嗎？

好比我如今寫一個類

用vim命令打開.class文件，以16進制顯示就是下面這副鬼樣子：

在計算機中，任何東西底層保存的形式都是0101代碼。

.java源碼是給人類讀的，而.class字節碼是給計算機讀的。根據不一樣的解讀規則，能夠產生不一樣的意思。就比如「這週日你有空嗎」，合適的斷句很重要。

一樣的，JVM對.class文件也有一套本身的讀取規則，不須要咱們操心。總之，0101代碼在它眼裏的樣子，和咱們眼中的英文源碼是同樣的。

類加載器

在最開始複習對象建立過程時，咱們瞭解到.class文件是由類加載器加載的。關於類加載器，若是掰開講，是有不少門道的，能夠看看

@請叫我程序猿大人

寫的好怕怕的類加載器。可是核心方法只有loadClass()，告訴它須要加載的類名，它會幫你加載：




protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 首先，檢查是否已經加載該類 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { // 若是還沒有加載，則遵循父優先的等級加載機制（所謂雙親委派機制） if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { // 模板方法模式：若是仍是沒有加載成功，調用findClass() long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } } // 子類應該重寫該方法 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }

加載.class文件大體能夠分爲3個步驟：

檢查是否已經加載，有就直接返回，避免重複加載
當前緩存中確實沒有該類，那麼遵循父優先加載機制，加載.class文件
上面兩步都失敗了，調用findClass()方法加載

須要注意的是，ClassLoader類自己是抽象類，而抽象類是沒法經過new建立對象的。因此它的findClass()方法寫的很隨意，直接拋了異常，反正你沒法經過ClassLoader對象調用。也就是說，父類ClassLoader中的findClass()方法根本不會去加載.class文件。

正確的作法是，子類重寫覆蓋findClass()，在裏面寫自定義的加載邏輯。好比：

@Overridepublic Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { /*本身另外寫一個getClassData() 經過IO流從指定位置讀取xxx.class文件獲得字節數組*/ byte[] datas = getClassData(name); if(datas == null) { throw new ClassNotFoundException("類沒有找到：" + name); } //調用類加載器自己的defineClass()方法，由字節碼獲得Class對象 return defineClass(name, datas, 0, datas.length); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); throw new ClassNotFoundException("類找不到：" + name); }}

defineClass()是ClassLoader定義的方法，目的是根據.class文件的字節數組byte[] b造出一個對應的Class對象。咱們沒法得知具體是如何實現的，由於最終它會調用一個native方法：

反正，目前咱們關於類加載只需知道如下信息：

Class類

如今，.class文件被類加載器加載到內存中，而且JVM根據其字節數組建立了對應的Class對象。因此，咱們來研究一下Class對象。

Class對象是Class類的實例，咱們將在這一小節一步步分析Class類的結構。

可是，在看源碼以前，我想問問聰明的各位，若是你是JDK源碼設計者，你會如何設計Class類？

假設如今有個BaseDto類

上面類至少包括如下信息（按順序）：

權限修飾符
類名
參數化類型（泛型信息）
接口
註解
字段（重點）
構造器（重點）
方法（重點）

最終這些信息在.class文件中都會以0101表示：

整個.class文件最終都成爲字節數組byte[] b，裏面的構造器、方法等各個「組件」，其實也是字節。

因此，我猜Class類的字段至少是這樣的：

好了，看一下源碼是否是如我所料：

字段、方法、構造器對象

註解數據

泛型信息

等等。

並且，針對字段、方法、構造器，由於信息量太大了，JDK還單獨寫了三個類，好比Method類：

也就是說，Class類準備了不少字段用來表示一個.class文件的信息，對於字段、方法、構造器等，爲了更詳細地描述這些重要信息，還寫了三個類，每一個類裏面都有很詳細的對應。

也就是說，本來UserController類中全部信息，都被「解構」後保存在Class類、Method類等的字段中。

大概瞭解完Class類的字段後，咱們看看Class類的方法。

構造器

能夠發現，Class類的構造器是私有的，咱們沒法手動new一個Class對象，只能由JVM建立。JVM在構造Class對象時，須要傳入一個類加載器，而後纔有咱們上面分析的一連串加載、建立過程。

Class.forName()方法

反正仍是類加載器去搞唄。

newInstance()

也就是說，newInstance()底層就是調用無參構造對象的newInstance()。

因此，本質上Class對象要想建立實例，其實都是經過構造器對象。若是沒有空參構造對象，就沒法使用clazz.newInstance()，必需要獲取其餘有參的構造對象而後調用構造對象的newInstance()。

反射API

沒啥好說的，在平常開發中反射最終目的主要兩個：

建立實例
反射調用方法

建立實例的難點在於，不少人不知道clazz.newInstance()底層仍是調用Contructor對象的newInstance()。因此，要想調用clazz.newInstance()，必須保證編寫類的時候有個無參構造。

反射調用方法的難點，有兩個，初學者可能會不理解。

再此以前，先來理清楚Class、Field、Method、Constructor四個對象的關係：

Field、Method、Constructor對象內部有對字段、方法、構造器更詳細的描述：

OK，理清關係後咱們繼續來看看反射調用方法時的兩個難點。

難點一：爲何根據Class對象獲取Method時，須要傳入方法名+參數的Class類型

爲何要傳name和ParameterType？

由於.class文件中有多個方法，好比

因此必須傳入name，以方法名區分哪一個方法，獲得對應的Method。

那參數parameterTypes爲何要用Class類型，我想和調用方法時同樣直接傳變量名不行嗎，好比userName， age。

答案是：咱們沒法根據變量名區分方法

User getUser(String userName, int age);
User getUser(String mingzi, int nianling);

這不叫重載，這就是同一個方法。只能根據參數類型。

我知道，你還會問：變量名不行，那我能不能傳String, int。

很差意思，這些都是基本類型和引用類型，類型不能用來傳遞。咱們能傳遞的要麼值，要麼對象（引用）。而String.class, int.class是對象，且是Class對象。

實際上，調用Class對象的getMethod()方法時，內部會循環遍歷全部Method，而後根據方法名和參數類型匹配惟一的Method返回。

循環遍歷全部Method，根據name和parameterType匹配

難點二：調用method.invoke(obj, args);時爲何要傳入一個目標對象？

上面分析過，.class文件經過IO被加載到內存後，JDK創造了至少四個對象：Class、Field、Method、Constructor，這些對象其實都是0101010的抽象表示。

以Method對象爲例，它究竟是什麼，怎麼來的？咱們上面已經分析過，Method對象有好多字段，好比name（方法名），returnType（返回值類型）等。也就是說咱們在.java文件中寫的方法，被「解構」之後存入了Method對象中。因此對象自己是一個方法的映射，一個方法對應一個Method對象。

我在專欄的另外一篇文章中講過，對象的本質就是用來存儲數據的。而方法做爲一種行爲描述，是全部對象共有的，不屬於某個對象獨有。好比現有兩個Person實例

Person p1 = new Person();
Person p2 = new Person();

對象 p1保存了"hst"和18，p2保存了"cxy"和20。可是不論是p1仍是p2，都會有changeUser()，可是每一個對象裏面寫一份太浪費。既然是共性行爲，能夠抽取出來，放在方法區共用。

但這又產生了一個棘手的問題，方法是共用的，JVM如何保證p1調用changeUser()時，changeUser()不會跑去把p2的數據改掉呢？

因此JVM設置了一種隱性機制，每次對象調用方法時，都會隱性傳遞當前調用該方法的對象參數，方法能夠根據這個對象參數知道當前調用本方法的是哪一個對象！

一樣的，在反射調用方法時，本質仍是但願方法處理數據，因此必須告訴它執行哪一個對象的數據。

因此，把Method理解爲方法執行指令吧，它更像是一個方法執行器，必須告訴它要執行的對象（數據）。

固然，若是是invoke一個靜態方法，不須要傳入具體的對象。由於靜態方法並不能處理對象中保存的數據。

打油詩

我不在意個人做品文章是被如今的人讀仍是由子孫後代來讀。既然上帝花了六千年來等一位觀察者，我能夠花上一個世紀來等待讀者。

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