JVM反射机制

反射是什么？

反射（Reflection）是 JVM 提供的运行时机制 ，它允许程序在运行期借助  Reflection API 动态加载类或获取任何类的内部信息，动态创建对象并调用其属性，即使对象类型在编译期还是未知的。而我们通常写的程序，对象的类型是在编译期就确定下来的。就像上面说到的饭店的菜单，每道菜品是固定的，无法变更。

而反射赋予了我们动态创建菜品和调整菜品的能力。所以说，虽然 Java 是一种静态语言，但是反射机制的存在使 Java 也具有了动态性，具备了运行时自我认知的能力。这样我们就可以在运行时观察甚至修改 JVM 的行为。就像进入饭店的后厨，可以观察甚至调整我们的菜品。

反射的实现原理

反射机制的实现依赖于我们前两节课讲过的类加载机制，我们知道类加载的结果，除了把类的.class  文件中的二进制数据读入内存，并放到运行时数据区的方法区，JVM 还为我们在堆上创建了一个 java.lang.Class  对象，用来封装类在方法区内的数据结构，并且向我们提供了访问方法区内的数据结构的接口。

这个 Class 对象就是反射机制的核心，它就像打开 JVM 这个厨房的钥匙，赋予了我们打造专属于自己的菜品的能力。是不是感觉很酷，那我们应该怎么更好地利用这种能力呢？

反射执行步骤

有了上述 API ，我们可以按下面的步骤完成反射机制的调用。

我们需要先获取想要操作的类的 Class 对象。

通过调用 Class 类中的方法，获得我们需要的 Method、Field 类对象。

借助反射 API，操作这些对象，完成定制。

获取 Class 对象

获得这把钥匙的方式有 3 种。

• Class.forName

使用 Class 类的静态方法 forName(String className)，这种方法需要传入类的全限定名，可以动态加载类，并触发静态代码块的执行，一般用于加载驱动和框架的底层操作。但是因为这个方法可能会抛出 ClassNotFoundException 异常，所以你需要处理这种可能性。

• .class 语法

对于任何类型的.class 都可以获取对应的 Class 对象。这是最直接、最简单的方式，不需要处理异常，但弊端也很明显，就是必须在编译期就知道具体的类，类似于厨房里本可以提供 100 道菜，但是菜单上只是写了 10 道菜，而你只能操作这菜单上面的 10 道菜，动态性大打折扣。

• Object 类的方法  getClass()

这种方法不需要类的完全限定名，只需要获取对象实例的类型。但是，你需要一个对象实例，所以在没有实例的情况下这种方法就没办法使用了。

第二层境界：运行时动态扩展 JVM 的提供能力

动态创建对象

当需要基于运行时的条件创建不同类型的对象时，反射机制是必需的。

创建对象有两种方法。

使用 Class 对象的 newInstance() 方法来创建该 Class 对象对应类的实例，但是这种方法要求该 Class 对象对应的类有默认的空构造器。

先使用 Class 对象获取指定的 Constructor 对象，再调用 Constructor 对象的 newInstance() 方法来创建 Class 对象对应类的实例，通过这种方法可以选定构造方法创建实例。

第三层境界：基于 JVM 提供的能力打造一个定制的图灵机

其实我们非常熟悉的 Spring 框架 ，正是借助反射机制，实现了我们说的使用 JVM 的第三层境界。Spring 封装了 JVM 底层的能力，通过 Bean 对外提供服务，而不是使用 Java 的 Object，这里的 Bean 就像我们封装了饭店后厨的能力打造的新菜单。

而这一切都离不开反射机制的支持，不管是依赖注入还是 AOP 编程，都使用到了反射机制。比如在依赖注入时，Spring 会通过反射调用 Bean 的 setter 方法或者构造器来实现依赖关系的注入；在 AOP 编程中，Spring 则是通过反射调用目标方法，并在调用之前或之后添加增强处理，从而实现面向切面编程。

为了方便你看清其中的本质，我把反射在 Spring 中的应用过程抽象成了 3 个步骤。

第一步：Spring 通过反射的方式创建 Bean 实例。在 Spring 中，对于配置的 Bean，其创建工作是由 BeanFactory 完成的。在 AbstractBeanFactory 类的 doCreateBean 方法中，调用 createBeanInstance 方法创建 Bean 实例，这个过程使用了反射技术。

第二步：Spring 通过反射设置属性值。在 BeanPostProcessor 后置处理器中，Spring 会读取属性配置，使用反射调用 set 方法为 Bean 的属性设置值。

第三步：Spring 通过反射调用 Bean 的生命周期回调方法，如 init-method 和 destroy-method。

此文章为9月Day11学习笔记，内容来源于极客时间《云时代JVM实战 》，强烈推荐该课程