一个反射问住一大堆人

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单单是问反射有什么用，其实最经常使用的就两个：面试

根据类名建立实例（类名能够从配置文件读取，不用new，达到解耦）spring
用Method.invoke执行方法数据库

可是这些其实不难理解，难的是反射自己。若是有兴趣能够往下看：vim

因为反射自己确实抽象（说是Java中最抽象的概念也不为过），因此我当初写做时也用了大量的比喻。可是比喻有时会让答案偏离得更远。前阵子看了些讲设计模式的文章，把比喻都用坏了。有时理解比喻，居然要比理解设计模式自己还费劲...那就南辕北辙了。因此，这一次，能不用比喻就尽可能不用，争取用最实在的代码去解释。设计模式

主要内容：数组

JVM是如何构建一个实例的缓存
.class文件微信
类加载器mybatis
Class类
反射API

JVM是如何构建一个实例的

下文我会使用的名词及其对应关系

内存：即JVM内存，栈、堆、方法区啥的都是JVM内存，只是人为划分
.class文件：就是所谓的字节码文件，这里称.class文件，直观些

假设main方法中有如下代码：

Person p = new Person();

不少初学者会觉得整个建立对象的过程是下面这样的

javac Person.java
java Person

不能说错，可是粗糙了一点。

稍微细致一点的过程能够是下面这样的

经过new建立实例和反射建立实例，都绕不开Class对象。

.class文件

有人用编辑器打开.class文件看过吗？

好比我如今写一个类

用vim命令打开.class文件，以16进制显示就是下面这副鬼样子：

在计算机中，任何东西底层保存的形式都是0101代码。

.java源码是给人类读的，而.class字节码是给计算机读的。根据不一样的解读规则，能够产生不一样的意思。就比如“这周日你有空吗”，合适的断句很重要。

一样的，JVM对.class文件也有一套本身的读取规则，不须要咱们操心。总之，0101代码在它眼里的样子，和咱们眼中的英文源码是同样的。

类加载器

在最开始复习对象建立过程时，咱们了解到.class文件是由类加载器加载的。关于类加载器，若是掰开讲，是有不少门道的，能够看看

@请叫我程序猿大人

写的好怕怕的类加载器。可是核心方法只有loadClass()，告诉它须要加载的类名，它会帮你加载：




protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 首先，检查是否已经加载该类 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { // 若是还没有加载，则遵循父优先的等级加载机制（所谓双亲委派机制） 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：若是仍是没有加载成功，调用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; } } // 子类应该重写该方法 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }

加载.class文件大体能够分为3个步骤：

检查是否已经加载，有就直接返回，避免重复加载
当前缓存中确实没有该类，那么遵循父优先加载机制，加载.class文件
上面两步都失败了，调用findClass()方法加载

须要注意的是，ClassLoader类自己是抽象类，而抽象类是没法经过new建立对象的。因此它的findClass()方法写的很随意，直接抛了异常，反正你没法经过ClassLoader对象调用。也就是说，父类ClassLoader中的findClass()方法根本不会去加载.class文件。

正确的作法是，子类重写覆盖findClass()，在里面写自定义的加载逻辑。好比：

@Overridepublic Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { /*本身另外写一个getClassData() 经过IO流从指定位置读取xxx.class文件获得字节数组*/ byte[] datas = getClassData(name); if(datas == null) { throw new ClassNotFoundException("类没有找到：" + name); } //调用类加载器自己的defineClass()方法，由字节码获得Class对象 return defineClass(name, datas, 0, datas.length); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); throw new ClassNotFoundException("类找不到：" + name); }}

defineClass()是ClassLoader定义的方法，目的是根据.class文件的字节数组byte[] b造出一个对应的Class对象。咱们没法得知具体是如何实现的，由于最终它会调用一个native方法：

反正，目前咱们关于类加载只需知道如下信息：

Class类

如今，.class文件被类加载器加载到内存中，而且JVM根据其字节数组建立了对应的Class对象。因此，咱们来研究一下Class对象。

Class对象是Class类的实例，咱们将在这一小节一步步分析Class类的结构。

可是，在看源码以前，我想问问聪明的各位，若是你是JDK源码设计者，你会如何设计Class类？

假设如今有个BaseDto类

上面类至少包括如下信息（按顺序）：

权限修饰符
类名
参数化类型（泛型信息）
接口
注解
字段（重点）
构造器（重点）
方法（重点）

最终这些信息在.class文件中都会以0101表示：

整个.class文件最终都成为字节数组byte[] b，里面的构造器、方法等各个“组件”，其实也是字节。

因此，我猜Class类的字段至少是这样的：

好了，看一下源码是否是如我所料：

字段、方法、构造器对象

注解数据

泛型信息

等等。

并且，针对字段、方法、构造器，由于信息量太大了，JDK还单独写了三个类，好比Method类：

也就是说，Class类准备了不少字段用来表示一个.class文件的信息，对于字段、方法、构造器等，为了更详细地描述这些重要信息，还写了三个类，每一个类里面都有很详细的对应。

也就是说，本来UserController类中全部信息，都被“解构”后保存在Class类、Method类等的字段中。

大概了解完Class类的字段后，咱们看看Class类的方法。

构造器

能够发现，Class类的构造器是私有的，咱们没法手动new一个Class对象，只能由JVM建立。JVM在构造Class对象时，须要传入一个类加载器，而后才有咱们上面分析的一连串加载、建立过程。

Class.forName()方法

反正仍是类加载器去搞呗。

newInstance()

也就是说，newInstance()底层就是调用无参构造对象的newInstance()。

因此，本质上Class对象要想建立实例，其实都是经过构造器对象。若是没有空参构造对象，就没法使用clazz.newInstance()，必需要获取其余有参的构造对象而后调用构造对象的newInstance()。

反射API

没啥好说的，在平常开发中反射最终目的主要两个：

建立实例
反射调用方法

建立实例的难点在于，不少人不知道clazz.newInstance()底层仍是调用Contructor对象的newInstance()。因此，要想调用clazz.newInstance()，必须保证编写类的时候有个无参构造。

反射调用方法的难点，有两个，初学者可能会不理解。

再此以前，先来理清楚Class、Field、Method、Constructor四个对象的关系：

Field、Method、Constructor对象内部有对字段、方法、构造器更详细的描述：

OK，理清关系后咱们继续来看看反射调用方法时的两个难点。

难点一：为何根据Class对象获取Method时，须要传入方法名+参数的Class类型

为何要传name和ParameterType？

由于.class文件中有多个方法，好比

因此必须传入name，以方法名区分哪一个方法，获得对应的Method。

那参数parameterTypes为何要用Class类型，我想和调用方法时同样直接传变量名不行吗，好比userName， age。

答案是：咱们没法根据变量名区分方法

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

这不叫重载，这就是同一个方法。只能根据参数类型。

我知道，你还会问：变量名不行，那我能不能传String, int。

很差意思，这些都是基本类型和引用类型，类型不能用来传递。咱们能传递的要么值，要么对象（引用）。而String.class, int.class是对象，且是Class对象。

实际上，调用Class对象的getMethod()方法时，内部会循环遍历全部Method，而后根据方法名和参数类型匹配惟一的Method返回。

循环遍历全部Method，根据name和parameterType匹配

难点二：调用method.invoke(obj, args);时为何要传入一个目标对象？

上面分析过，.class文件经过IO被加载到内存后，JDK创造了至少四个对象：Class、Field、Method、Constructor，这些对象其实都是0101010的抽象表示。

以Method对象为例，它究竟是什么，怎么来的？咱们上面已经分析过，Method对象有好多字段，好比name（方法名），returnType（返回值类型）等。也就是说咱们在.java文件中写的方法，被“解构”之后存入了Method对象中。因此对象自己是一个方法的映射，一个方法对应一个Method对象。

我在专栏的另外一篇文章中讲过，对象的本质就是用来存储数据的。而方法做为一种行为描述，是全部对象共有的，不属于某个对象独有。好比现有两个Person实例

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

对象 p1保存了"hst"和18，p2保存了"cxy"和20。可是不论是p1仍是p2，都会有changeUser()，可是每一个对象里面写一份太浪费。既然是共性行为，能够抽取出来，放在方法区共用。

但这又产生了一个棘手的问题，方法是共用的，JVM如何保证p1调用changeUser()时，changeUser()不会跑去把p2的数据改掉呢？

因此JVM设置了一种隐性机制，每次对象调用方法时，都会隐性传递当前调用该方法的对象参数，方法能够根据这个对象参数知道当前调用本方法的是哪一个对象！

一样的，在反射调用方法时，本质仍是但愿方法处理数据，因此必须告诉它执行哪一个对象的数据。

因此，把Method理解为方法执行指令吧，它更像是一个方法执行器，必须告诉它要执行的对象（数据）。

固然，若是是invoke一个静态方法，不须要传入具体的对象。由于静态方法并不能处理对象中保存的数据。

打油诗

我不在意个人做品文章是被如今的人读仍是由子孙后代来读。既然上帝花了六千年来等一位观察者，我能够花上一个世纪来等待读者。

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