面试系列之Java反射

反射指在程序的运行状态中，可以构造任意一个类的对象，可以了解任意一个对象所属的类、方法和字段，这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为Java的反射机制。

在Java中，除了int、double等基本类型外，Java的其他类型全部都是class，

class是由JVM在执行过程中动态加载的，每加载一种class，JVM就为其创建一个Class实例。通过Class实例获取class信息的方法称为反射；

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。

每个Java文件都会被编译成.class文件，这些class文件在程序运行时会被ClassLoader加载到JVM中，当一个类被加载以后，JVM就会在内存中自动产生一个Class对象。

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所有信息。

获取Class实例的三种方式

通过一个class的静态变量获取
通过静态变量提供的getClass（）获取
通过静态方法Class.forName()获取

        //方法一、直接通过一个class的静态变量获取
        Class cls = String.class;

        //方法二、通过实例变量提供的getClass（）获取
        String s = "Hello";
        Class cs = s.getClass();

        //方法三、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 ss = Class.forName("java.lang.String");

        System.out.println(s1 == s2); //true
        System.out.println(s1 == s3); //true

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。

通过Class实例我们可以创建对应类型的实例,相当于new String（），不过只能调用public的无参构造方法。

        Class aa = String.class;
        String str = (String)aa.newInstance();

利用反射获取成员变量

Field getField(name)：根据字段名获取某个public的field（包括父类）
Field getDeclaredField(name)：根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）
Field[] getFields()：获取所有public的field（包括父类）
Field[] getDeclaredFields()：获取当前类的所有field（不包括父类）

        Class stu = Student.class;
        for(Field ff:stu.getDeclaredFields()) {
            System.out.println(ff);
        }
        //获取所有public的成员变量
        System.out.println(stu.getFields());
        //获取所有非public的成员变量
        System.out.println(stu.getDeclaredFields());
        //根据Name获取变量
        System.out.println(stu.getDeclaredField("paperNo"));


        执行结果：
        private java.lang.String com.garin.springboot.demo.Student.name
        private int com.garin.springboot.demo.Student.age
        private int com.garin.springboot.demo.Student.id
        private java.lang.String com.garin.springboot.demo.Student.paperNo
        private java.lang.String com.garin.springboot.demo.Student.mobile
        private java.lang.String com.garin.springboot.demo.Student.mail
        private java.util.Date com.garin.springboot.demo.Student.createTime
        private java.util.Date com.garin.springboot.demo.Student.updateTime
        [Ljava.lang.reflect.Field;@10f87f48
        [Ljava.lang.reflect.Field;@b4c966a
        private java.lang.String com.garin.springboot.demo.Student.paperNo

@Data
public class Student {

    private String name;
    private int age;
    private int id;
    private String paperNo;
    private String mobile;
    private String mail;
    private Date createTime;
    private Date updateTime;

   public Student(String name){
       this.name = name;
   }
}

如果利用set、get方法来获取和设置private、protected修饰的成员变量时，需要利用setAccessibl（true）来忽略访问修饰符的检查，否则程序将报错。

利用反射获取方法

Method getMethod(name, Class...)：获取某个public的Method（包括父类）
Method getDeclaredMethod(name, Class...)：获取当前类的某个Method（不包括父类）
Method[] getMethods()：获取所有public的Method（包括父类）
Method[] getDeclaredMethods()：获取当前类的所有Method（不包括父类）

        Class stu = Student.class;
        // 获取public方法getScore，参数为String:
        System.out.println(stu.getMethod("getName"));
        // 获取所有的public方法:
        System.out.println(stu.getDeclaredMethods());
        //循环打印每个方法名
        for (Method mm:stu.getDeclaredMethods()) {
            System.out.println("方法名："+ mm);
        }
        // 获取所有的private方法:
        System.out.println(stu.getMethods());

获取到类的成员方法之后，如果要执行某一个方法，可以使用invoke（）方法来执行。

获取构造方法：

getConstructor(Class...)：获取某个public的Constructor；
getDeclaredConstructor(Class...)：获取某个Constructor；
getConstructors()：获取所有public的Constructor；
getDeclaredConstructors()：获取所有Constructor。

调用非public的时候，需要设置setAccessible(true)可以访问非public方法

        Class st = Student.class;
        ClassLoader cd = st.getClassLoader();
        System.out.println("类加载器"+cd);
        //获取所有构造方法
        Constructor[] ct = st.getConstructors();
        //带参构造方法
        Constructor cs = st.getConstructor(String.class);
        Student ss = (Student)cs.newInstance("studentA");
        System.out.println(ss);

学了这么多反射的知识后，我们来看下反射的面试题：

1、获取字节码的方式有几种？？

获取字节码的三种方法：

Class.forName() //Class ss = Class.forName("java.lang.String");
类名.class // Class cls = String.class;
this.getCLass() // String s = "Hello"; Class cs = s.getClass();

2、Java反射API有几类？？

Field类：提供有关类的属性信息
Constructor类：提供有关类的构造方法的信息
Method类：提供有关类的方法的信息，包括抽象方法
Class类：表示正在运行的Java应用程序的类的实例
Object类：Object类是所有Java类的父类，所有对象都默认实现了Object类的方法

3、实例化对象的方式有几种？

实例化对象的五种方式：

通过new语句创建对象
通过工厂方法返回对象，如String str = String.valueOf(123);
运用反射手段， Class.newInstance()
调用对象的clone()方法
通过I/o流，调用java.io.ObjectInputStream对象的readObject()方法

4、反射机制的优缺点？

优点：

在程序运行过程中可以操作类对象，增加了程序的灵活性
解耦，从而提高程序的可扩展性，提高代码的复用率，方便外部调用
对于任何一个类，当知道它的类名后，就能够知道这个类的所有属性和方法。

缺点：

性能问题：Java反射中包含了一些动态类型，JVM无法对这些动态代码进行优化，因此通过反射来操作的方式比正常操作效率低

安全问题：使用反射时要求必须在一个没有安全限制的环境中运行，如果程序安全限制，就不能使用反射

程序健康性：反射允许代码执行一些平常不被允许的操作，破坏了程序结构的抽象性。

面试系列之Java反射

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