Class类和Java反射

Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能获取这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能调用它的任意一个方法和属性，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
通过Java反射机制，可以在程序中访问已经装载到JVM中的Java对象的描述，实现访问、检测和修改描述Java对象本身的信息的功能

Class类

除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）
结论：class（包括interface）的本质是数据类型（Type）。无继承关系的数据类型无法赋值

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
注意：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，如果查看JDK源码，可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，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）

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，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）

Class类的实例表示正在运行的Java程序中的类和接口，它没有公共的构造方法，要创建Class类的对象，有三种方法：Demo为定义的一个类

（1）使用类的class属性

直接通过一个class的静态变量class获取

Class c = Demo.class;

（2）使用Class类的forName方法

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

try {Class c = Class.forName("com.my.Demo"); //全限定类名
} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();
}

（3）使用Object对象的getClass方法

有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取

Demo demo = new Demo();
Class c = demo.getClass();

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。可以用==比较两个Class实例

用instanceof不但匹配指定类型，还匹配指定类型的子类。而用 == 判断class实例可以精确地判断数据类型，但不能作子类型比较

Integer n = new Integer(123);
boolean b1 = n instanceof Integer; //true，因为n是Integer类型
boolean b2 = n instanceof Number; //true，因为n是Number类型的子类
boolean b3 = n.getClass() == Integer.class;//true，因为n.getClass()返回Integer.class
boolean b4 = n.getClass() == Number.class;//false，因为Integer.class!=Number.class	

通常情况下，应该用instanceof判断数据类型，因为面向抽象编程的时候，不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class的时候，才使用==判断class实例

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

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

动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性，才能在运行期根据条件加载不同的实现类。例如，Commons Logging总是优先使用Log4j，只有当Log4j不存在时，才使用JDK的logging

// Commons Logging优先使用Log4j:
LogFactory factory = null;
if (isClassPresent("org.apache.logging.log4j.Logger")) {factory = createLog4j();
} else {factory = createJdkLog();
}boolean isClassPresent(String name) {try {Class.forName(name);return true;} catch (Exception e) {return true;}
}

这就是为什么只需要把Log4j的jar包放到classpath中，Commons Logging就会自动使用Log4j的原因

（1）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
（2）获取一个class对应的Class实例后，就可以获取该class的所有信息
（3）通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）
（4）JVM总是动态加载class，可以在运行期根据条件来控制加载class

Java反射

Class类获得的对象调用反射方法

包路径、类名称、继承类

// Integer i = ?
// true，因为Integer可以赋值给Integer
Integer.class.isAssignableFrom(Integer.class); 
// Number n = ?
// true，因为Integer可以赋值给Number
Number.class.isAssignableFrom(Integer.class); 
// Object o = ?
// true，因为Integer可以赋值给Object
Object.class.isAssignableFrom(Integer.class); 
// Integer i = ?
// false，因为Number不能赋值给Integer
Integer.class.isAssignableFrom(Number.class); 

通过Class对象的isAssignableFrom()方法可以判断一个向上转型是否可以实现

实现接口

构造方法

获取类的构造方法可以使用Class类提供的getConstructors方法、getConstructor方法、getDeclaredConstructors方法和getDeclaredConstructor方法实现，它们将返回Constructor类型的对象或数组

如果访问指定的构造方法，需要根据该构造方法的入口参数的类型来访问。例如，访问一个入口参数类型依次为String和int型的构造方法，以下实现：

objectClass.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
objectClass.getDeclaredConstructor(new Class[]{ String.class,int.class });

通过反射来创建新的实例，可以调用Class提供的newInstance()方法

Person p = Person.class.newInstance();

调用Class.newInstance()的局限是，它只能调用该类的public无参数构造方法。如果构造方法带有参数，或者不是public，就无法直接通过Class.newInstance()来调用

Constructor类的常用方法

通过java.lang.reflect.Modifier类可以解析出getModifier()方法的返回值所表示的修饰符信息，在该类中提供了一系列用来解析的静态方法，既可以查看是否被指定的修饰符修饰，还可以以字符串的形式获得所有修饰符

Modifier类中的常用解析方法

判断对象constructor所代表的构造方法是否被private修饰，以及以字符串形式获得该构造方法的所有修饰符的代码如下：

int mod=constructor.getModifiers();
String str=Modifier.isPrivate(mod);
String embe=Modifier.toString(mod);

成员变量（字段）

如果访问指定的成员变量，可以通过该成员变量的名称来访问。如访问一个名称为birthday的成员变量

Class cs = StringOne.class;
cs.getDeclaredField("birthday");

Filed类的常用方法

获取方法

如果是访问指定的方法，需要根据该方法的名称和入口参数的类型来访问。例如，访问一个名称为print、入口参数类型依次为String和int型的方法，两种方法实现：

objectClass.getDeclaredMethod("print",String.Class,int.class);
objectClass.getDeclaredMethod("print",new Class[]{ String.class,int.class }
objectClass是Class类的对象

Method类的常用方法

在反射中执行具有可变数量的参数的构造方法时，需要将入口参数定义成二维数组

调用方法
当获取到一个Method对象时，就可以对它进行调用

// String对象:
String s = "Hello world";
// 获取String substring(int)方法，参数为int:
Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
// 在s对象上调用该方法并获取结果:
String r = (String) m.invoke(s, 6);
// 打印调用结果:
System.out.println(r);

注意到substring()有两个重载方法，获取的是String substring(int)这个方法。思考一下如何获取String substring(int, int)方法
对Method实例调用invoke就相当于调用该方法，invoke的第一个参数是对象实例，即在哪个实例上调用该方法，后面的可变参数要与方法参数一致，否则将报错

调用静态方法
如果获取到的Method表示一个静态方法，调用静态方法时，由于无需指定实例对象，所以invoke方法传入的第一个参数永远为null

// 获取Integer.parseInt(String)方法，参数为String:
Method m = Integer.class.getMethod("parseInt", String.class);
// 调用该静态方法并获取结果:
Integer n = (Integer) m.invoke(null, "12345");
// 打印调用结果:
System.out.println(n);

调用非public方法
和Field类似，对于非public方法，虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例，但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法，通过Method.setAccessible(true)允许其调用

public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {Person p = new Person();Method m = p.getClass().getDeclaredMethod("setName", String.class);m.setAccessible(true);m.invoke(p, "Bob");System.out.println(p.name);}
}class Person {String name;private void setName(String name) {this.name = name;}
}

此外，setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager，那么它会根据规则进行检查，有可能阻止setAccessible(true)。例如，某个SecurityManager可能不允许对java和javax开头的package的类调用setAccessible(true)，这样可以保证JVM核心库的安全

多态调用

// 获取Person的hello方法:
Method h = Person.class.getMethod("hello");
// 对Student实例调用hello方法:
h.invoke(new Student());class Person {public void hello() {System.out.println("Person:hello");}
}class Student extends Person {public void hello() {System.out.println("Student:hello");}
}

使用反射调用方法时，仍然遵循多态原则：即总是调用实际类型的覆写方法（如果存在）

内部类、内部类的声明类