什么是反射（Reflection）
Java 反射机制使得程序在运行时，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和属性。这种 动态地获取类信息 以及 动态调用对象的方法 的功能称为 Java 的反射机制。
反射机制很重要的一点就是“运行时”，其使得我们可以在程序运行时加载、探索以及使用编译期间完全未知的 .class 文件。换句话说，Java 程序可以加载一个运行时才得知名称的 .class 文件，然后获悉其完整构造，并生成其对象实体、或对其 fields（变量）设值、或调用其 methods（方法）。
简而言之，通过反射，我们可以在运行时（runtime），获得程序或程序集中每一个类的成员和成员的信息。
程序中一般的对象的类型，都是在编译期就确定下来的，而 Java 反射机制可以让我们动态地创建对象并调用其属性，这样的对象的类型在编译期是未知的。所以我们可以通过反射机制直接创建对象，即使这个对象的类型在编译期是未知的。
反射的核心是， JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。
Java 反射主要提供以下功能：
- 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；
- 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）；
- 在运行时调用任意一个对象的方法
反射的主要用途
很多人都认为反射在实际的 Java 开发应用中并不广泛，其实不然。当我们在使用 IDE(如 Eclipse，IDEA)时，当我们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时，一按点号，编译器就会自动列出它的属性或方法，这里就会用到反射。
**反射最重要的用途就是开发各种通用框架。**很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通过 XML 文件配置 Bean），为了保证框架的通用性，它们可能需要根据配置文件加载不同的对象或类，调用不同的方法，这个时候就必须用到反射，运行时动态加载需要加载的对象。
举一个例子，在运用 Struts 2 框架的开发中我们一般会在 struts.xml 里去配置 Action，比如：
<action name="login" class="org.ScZyhSoft.test.action.SimpleLoginAction" method="execute">
<result>/shop/shop-index.jsp</result>
<result name="error">login.jsp</result>
</action>
配置文件与 Action 建立了一种映射关系，当 View 层发出请求时，请求会被 StrutsPrepareAndExecuteFilter 拦截，然后 StrutsPrepareAndExecuteFilter 会去动态地创建 Action 实例。比如我们请求 login.action，那么 StrutsPrepareAndExecuteFilter就会去解析struts.xml文件，检索action中name为login的Action，并根据class属性创建SimpleLoginAction实例，并用invoke方法来调用execute方法，这个过程离不开反射。
对与框架开发人员来说，反射虽小但作用非常大，它是各种容器实现的核心。而对于一般的开发者来说，不深入框架开发则用反射用的就会少一点，不过了解一下框架的底层机制有助于丰富自己的编程思想，也是很有益的。
使用反射获取类的信息
1 获得一个类的 Class 对象
方法有三种：
使用 Class 类的 forName 静态方法来获得一个类的 Class 对象实例
public static Class<?> forName(String className)
比如在 JDBC 开发中常用此方法加载数据库驱动:
Class.forName(driver);
通过一个对象来获得一个类的 class 对象实例
Class<?> klass = int.class;
Class<?> classInt = Integer.TYPE;
调用某个对象实例的 getClass() 方法来获得一个类的 Class 对象实例
StringBuilder str = new StringBuilder("123");
Class<?> klass = str.getClass();
2 获取类的成员变量（字段）信息
主要是这几个方法：
getField()：获取公有的成员变量getDeclaredField()：获取所有已声明的成员变量，但不能得到其父类的成员变量
getFileds 和 getDeclaredFields 方法用法同上。
3 获取类中的方法
获取某个Class对象的方法集合，主要有以下几个方法：
getDeclaredMethods 方法
getDeclaredMethods 方法返回类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
getMethods 方法
getMethods 方法返回某个类的所有公用（public）方法，包括其继承类的公用方法。
public Method[] getMethods() throws SecurityException
getMethod 方法
getMethod方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象。
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
例子
只是这样描述的话可能难以理解，我们用例子来理解这三个方法：
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.lang.reflect.Method;public class Test { public static void test() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException { Class<?> c = ClassA.class; Object object = c.newInstance(); //获取methodClass类的add方法 Method method = c.getMethod("add", int.class, int.class); //getMethods()方法获取的所有方法 System.out.println("getMethods获取的方法："); Method[] methods = c.getMethods(); for (Method m : methods) System.out.println(m); //getDeclaredMethods()方法获取的所有方法 System.out.println("getDeclaredMethods获取的方法："); Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods(); for (Method m : declaredMethods) System.out.println(m); }}class ClassA { public final int fuck = 3; public int add(int a, int b) { return a + b; } public int sub(int a, int b) { return a + b; }}
程序运行的结果如下:
getMethods获取的方法：public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.add(int,int)public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.sub(int,int)public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedExceptionpublic final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedExceptionpublic final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedExceptionpublic boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)public java.lang.String java.lang.Object.toString()public native int java.lang.Object.hashCode()public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()public final native void java.lang.Object.notify()public final native void java.lang.Object.notifyAll()getDeclaredMethods获取的方法：public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.add(int,int)public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.sub(int,int)
可以看到，通过 getMethods() 获取的方法可以获取到父类的方法,比如 java.lang.Object 下定义的各个方法。
4 获取构造器信息
获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似。主要是通过Class类的getConstructor方法得到Constructor类的一个实例，而Constructor类有一个newInstance方法可以创建一个对象实例:
public T newInstance(Object ... initargs)
此方法可以根据传入的参数来调用对应的Constructor创建对象实例。
5 判断是否为某个类的实例
一般地，我们用 instanceof 关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中 Class 对象的 isInstance() 方法来判断是否为某个类的实例，它是一个 native 方法：
public native boolean isInstance(Object obj);
6 创建类的对象实例
通过反射来生成对象主要有两种方式。
- 使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例。
Class<?> c = String.class;Object str = c.newInstance();
- 先通过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。
//获取String所对应的Class对象Class<?> c = String.class;//获取String类带一个String参数的构造器Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);//根据构造器创建实例Object obj = constructor.newInstance("23333");System.out.println(obj);
例子
import java.lang.reflect.Constructor; class Person{ public Person() { } public Person(String name){ this.name=name; } public Person(int age){ this.age=age; } public Person(String name, int age) { this.age=age; this.name=name; } public String getName() { return name; } public int getAge() { return age; } @Override public String toString(){ return "["+this.name+" "+this.age+"]"; } private String name; private int age;} class hello{ public static void main(String[] args) { Class<?> demo=null; try{ demo=Class.forName("Reflect.Person"); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } Person per1=null; Person per2=null; Person per3=null; Person per4=null; //取得全部的构造函数 Constructor<?> cons[]=demo.getConstructors(); try{ per1=(Person)cons[0].newInstance(); per2=(Person)cons[1].newInstance("Rollen"); per3=(Person)cons[2].newInstance(20); per4=(Person)cons[3].newInstance("Rollen",20); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } System.out.println(per1); System.out.println(per2); System.out.println(per3); System.out.println(per4); }}
7 调用方法
当我们从类中获取了一个方法后，我们就可以用 invoke() 方法来调用这个方法。invoke 方法的签名为:
public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException
下面是一个实例：
public class Test { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException { Class<?> klass = methodClass.class; //创建methodClass的实例 Object obj = klass.newInstance(); //获取methodClass类的add方法 Method method = klass.getMethod("add", int.class, int.class); //调用method对应的方法 => add(1,4) Object result = method.invoke(obj, 1, 4); System.out.println(result); }}class methodClass { public final int fuck = 3; public int add(int a, int b) { return a + b; } public int sub(int a, int b) { return a + b; }}
关于 invoke 方法的详解，后面我会专门写一篇文章来深入解析 invoke 的过程。
调用或修改类的私有变量和方法
在上面，我们成功获取了类的变量和方法信息，验证了在运行时 动态的获取信息 的观点。那么，仅仅是获取信息吗？我们接着往后看。
都知道，对象是无法访问或操作类的私有变量和方法的，但是，通过反射，我们就可以做到。
下面，让我们一起探讨如何利用反射访问 类对象的私有方法 以及修改 私有变量或常量。
测试类
public class TestClass { private String MSG = "Original"; private void privateMethod(String head , int tail){ System.out.print(head + tail); } public String getMsg(){ return MSG; }}
1 访问私有方法
以访问 TestClass 类中的私有方法 privateMethod(String head , int tail) 为例。
/** * 访问对象的私有方法 * 为简洁代码，在方法上抛出总的异常，实际开发别这样 */private static void getPrivateMethod() throws Exception{ //1. 获取 Class 类实例 TestClass testClass = new TestClass(); Class mClass = testClass.getClass(); //2. 获取私有方法 //第一个参数为要获取的私有方法的名称 //第二个为要获取方法的参数的类型，参数为 Class...，没有参数就是null //方法参数也可这么写 ：new Class[]{String.class , int.class} Method privateMethod = mClass.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class, int.class); //3. 开始操作方法 if (privateMethod != null) { //获取私有方法的访问权 //只是获取访问权，并不是修改实际权限 privateMethod.setAccessible(true); //使用 invoke 反射调用私有方法 //privateMethod 是获取到的私有方法 //testClass 要操作的对象 //后面两个参数传实参 privateMethod.invoke(testClass, "Java Reflect ", 666); }}
需要注意的是，第3步中的 setAccessible(true) 方法，是获取私有方法的访问权限，如果不加会报异常 IllegalAccessException，因为当前方法访问权限是“private”的，如下：
java.lang.IllegalAccessException: Class MainClass can not access a member of class obj.TestClass with modifiers "private"
正常运行后，打印如下，说明调用私有方法成功：
Java Reflect 666
2 修改私有变量
以修改 TestClass 类中的私有变量 MSG 为例，其初始值为 “Original” ，我们要修改为 “Modified”。
/** * 修改对象私有变量的值 * 为简洁代码，在方法上抛出总的异常 */private static void modifyPrivateFiled() throws Exception { //1. 获取 Class 类实例 TestClass testClass = new TestClass(); Class mClass = testClass.getClass(); //2. 获取私有变量 Field privateField = mClass.getDeclaredField("MSG"); //3. 操作私有变量 if (privateField != null) { //获取私有变量的访问权 privateField.setAccessible(true); //修改私有变量，并输出以测试 System.out.println("Before Modify：MSG = " + testClass.getMsg()); //调用 set(object , value) 修改变量的值 //privateField 是获取到的私有变量 //testClass 要操作的对象 //"Modified" 为要修改成的值 privateField.set(testClass, "Modified"); System.out.println("After Modify：MSG = " + testClass.getMsg()); }}
从输出信息看出 修改私有变量 成功：
Before Modify：MSG = OriginalAfter Modify：MSG = Modified
反射的一些注意事项
由于反射会额外消耗一定的系统资源，因此如果不需要动态地创建一个对象，那么就不需要用反射。
另外，反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题。
Reference
- 深入解析Java反射（1） - 基础 - https://www.sczyh30.com/posts/Java/java-reflection-1/
- Java 反射由浅入深 | 进阶必备 - https://juejin.im/post/598ea9116fb9a03c335a99a4#heading-5