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【168期】面试官：框架中处处可见反射的运用，你对它了解多少？
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什么是反射？
反射是一种能够在程序运行时动态访问、修改某个类中任意属性（状态）和方法（行为）的机制（包括private实例和方法），java反射机制提供了以下几个功能：
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；
在运行时调用任意一个对象的方法。
反射涉及到四个核心类：
java.lang.Class.java：类对象；
java.lang.reflect.Constructor.java：类的构造器对象；
java.lang.reflect.Method.java：类的方法对象；
java.lang.reflect.Field.java：类的属性对象；
反射有什么用？
操作因访问权限限制的属性和方法；
实现自定义注解；
动态加载第三方jar包，解决android开发中方法数不能超过65536个的问题；
按需加载类，节省编译和初始化APK的时间；
反射工作原理
当我们编写完一个Java项目之后，每个java文件都会被编译成一个.class文件，这些Class对象承载了这个类的所有信息，包括父类、接口、构造函数、方法、属性等，这些class文件在程序运行时会被ClassLoader加载到虚拟机中。
当一个类被加载以后，Java虚拟机就会在内存中自动产生一个Class对象。我们通过new的形式创建对象实际上就是通过这些Class来创建，只是这个过程对于我们是不透明的而已。
反射的工作原理就是借助Class.java、Constructor.java、Method.java、Field.java这四个类在程序运行时动态访问和修改任何类的行为和状态。
反射实例
分别演示三种获取类信息的方式、获取当前类的所有方法和获取当前类及其父类的所有方法、获取当前类的所有实例和获取当前类及其父类的所有实例、获取父类信息、获取接口信息、比较反射方法和实例的性能差异等几个方面：
示例类：
父类Personon.java：
package com.eebbk.reflectdemo;
public class Person{
String mName;
String mSex;
public int mAge;
public Person(String aName, String aSex, int aAge) {
mName = aName;
mSex = aSex;
mAge = aAge;
}
public int getmAge(){
return mAge;
}
public void setmAge(int mAge){
this.mAge = mAge;
}
public String getmName(){
return mName;
}
public void setmName(String mName){
this.mName = mName;
}
public String getmSex(){
return mSex;
}
public void setmSex(String mSex){
this.mSex = mSex;
}
private String getDescription(){
return "黄种人";
}
}
接口ICompany.java：
package com.eebbk.reflectdemo;
public interface ICompany{
String getCompany();
}
子类ProgramMonkey.java：
package com.eebbk.reflectdemo;
public class ProgramMonkey extends Person implements ICompany{
String mLanguage = "C#";
String mCompany = "BBK";
public ProgramMonkey(String aName, String aSex, int aAge){
super(aName, aSex, aAge);
}
public ProgramMonkey(String language, String company, String aName, String aSex, int aAge){
super(aName, aSex, aAge);
mLanguage = language;
mCompany = company;
}
public String getmLanguage(){
return mLanguage;
}
public void setmLanguage(String mLanguage){
this.mLanguage = mLanguage;
}
private int getSalaryPerMonth(){
return 12306;
}
@Override
public String getCompany(){
return mCompany;
}
}
示例类ReflectActivity.java：
public class ReflectActivity extends Activity{
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState){
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_reflect_layout);
}
public void onClick(View v){
switch(v.getId()){
case R.id.getClassObjectBtnId:{
getClassObject();
}
break;
case R.id.getMethodInfoBtnId:{
getMethodInfo();
}
break;
case R.id.getFieldInfoBtnId:{
getFieldInfo();
}
break;
case R.id.getSuperClassInfoBtnId:{
getSuperClass();
}
break;
case R.id.getInterfaceInfoBtnId:{
getInterfaces();
}
break;
case R.id.compareMethodAndFieldBtnId:{
compareCallMethodAndField();
}
break;
default:{
}
break;
}
}
private void getClassObject(){
Class<?> classObject = null;
classObject = getClassObject_1();
LogE("classObject_1 name : " + classObject.getName());
classObject = getClassObject_2();
LogE("classObject_2 name : " + classObject.getName());
classObject = getClassObject_3();
LogE("classObject_3 name : " + classObject.getName());
}
private void getMethodInfo(){
getAllMethods();
getCurrentClassMethods();
}
private void getFieldInfo(){
getAllFields();
getCurrentClassFields();
}
private void getSuperClass(){
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
Class<?> superClass = programMonkey.getClass().getSuperclass();
while (superClass != null) {
LogE("programMonkey's super class is : " + superClass.getName());
// 再获取父类的上一层父类，直到最后的 Object 类，Object 的父类为 null
superClass = superClass.getSuperclass();
}
}
private void getInterfaces() {
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
Class<?>[] interfaceses = programMonkey.getClass().getInterfaces();
for (Class<?> class1 : interfaceses) {
LogE("programMonkey's interface is : " + class1.getName());
}
}
private void compareCallMethodAndField(){
long callMethodCostTime = getCallMethodCostTime(10000);
LogE("callMethodCostTime == " + callMethodCostTime);
long callFieldCostTime = getCallFieldCostTime(10000);
LogE("callFieldCostTime == " + callFieldCostTime);
}
private long getCallMethodCostTime(int count){
long startTime = System.currentTimeMillis();
for(int index = 0 ; index < count; index++){
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
try{
Method setmLanguageMethod = programMonkey.getClass().getMethod("setmLanguage", String.class);
setmLanguageMethod.setAccessible(true);
setmLanguageMethod.invoke(programMonkey, "Java");
}catch(IllegalAccessException e){
e.printStackTrace();
}catch(InvocationTargetException e){
e.printStackTrace();
}catch(NoSuchMethodException e){
e.printStackTrace();
}
}
return System.currentTimeMillis()-startTime;
}
private long getCallFieldCostTime(int count){
long startTime = System.currentTimeMillis();
for(int index = 0 ; index < count; index++){
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
try{
Field ageField = programMonkey.getClass().getDeclaredField("mLanguage");
ageField.set(programMonkey, "Java");
}catch(NoSuchFieldException e){
e.printStackTrace();
}catch(IllegalAccessException e){
e.printStackTrace();
}
}
return System.currentTimeMillis()-startTime;
}
/**
* 获取当前类中的所有方法
*
* */
private void getCurrentClassMethods() {
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
Method[] methods = programMonkey.getClass().getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
LogE("declared method name : " + method.getName());
}
try {
Method getSalaryPerMonthMethod = programMonkey.getClass().getDeclaredMethod("getSalaryPerMonth");
getSalaryPerMonthMethod.setAccessible(true);
// 获取返回类型
Class<?> returnType = getSalaryPerMonthMethod.getReturnType();
LogE("getSalaryPerMonth 方法的返回类型 : " + returnType.getName());
// 获取方法的参数类型列表
Class<?>[] paramClasses = getSalaryPerMonthMethod.getParameterTypes() ;
for (Class<?> class1 : paramClasses) {
LogE("getSalaryPerMonth 方法的参数类型 : " + class1.getName());
}
// 是否是 private 函数，属性是否是 private 也可以使用这种方式判断
LogE(getSalaryPerMonthMethod.getName() + " is private " + Modifier.isPrivate(getSalaryPerMonthMethod.getModifiers()));
// 执行方法
Object result = getSalaryPerMonthMethod.invoke(programMonkey);
LogE("getSalaryPerMonth 方法的返回结果: " + result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 获取当前类和父类的所有公有方法
*
* */
private void getAllMethods() {
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
// 获取当前类和父类的所有公有方法
Method[] methods = programMonkey.getClass().getMethods();
for (Method method : methods) {
LogE("method name : " + method.getName());
}
try {
Method setmLanguageMethod = programMonkey.getClass().getMethod("setmLanguage", String.class);
setmLanguageMethod.setAccessible(true);
// 获取返回类型
Class<?> returnType = setmLanguageMethod.getReturnType();
LogE("setmLanguage 方法的返回类型 : " + returnType.getName());
// 获取方法的参数类型列表
Class<?>[] paramClasses = setmLanguageMethod.getParameterTypes() ;
for (Class<?> class1 : paramClasses) {
LogE("setmLanguage 方法的参数类型 : " + class1.getName());
}
// 是否是 private 函数，属性是否是 private 也可以使用这种方式判断
LogE(setmLanguageMethod.getName() + " is private " + Modifier.isPrivate(setmLanguageMethod.getModifiers()));
// 执行方法
Object result = setmLanguageMethod.invoke(programMonkey, "Java");
LogE("setmLanguage 方法的返回结果: " + result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private Class<?> getClassObject_1(){
return ProgramMonkey.class;
}
private Class<?> getClassObject_2(){
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
return programMonkey.getClass();
}
private Class<?> getClassObject_3(){
try{
return Class.forName("com.eebbk.reflectdemo.ProgramMonkey");
}catch(ClassNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 得到当前类的所有实例
*
* */
private void getCurrentClassFields() {
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
// 获取当前类的所有属性
Field[] publicFields = programMonkey.getClass().getDeclaredFields();
for (Field field : publicFields) {
LogE("declared field name : " + field.getName());
}
try {
// 获取当前类的某个属性
Field ageField = programMonkey.getClass().getDeclaredField("mAge");
// 获取属性值
LogE(" my age is : " + ageField.getInt(programMonkey));
// 设置属性值
ageField.set(programMonkey, 10);
LogE(" my age is : " + ageField.getInt(programMonkey));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 得到当前类和父类的所有公有属性
*
* */
private void getAllFields() {
ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
// 得到当前类和父类的所有公有属性
Field[] publicFields = programMonkey.getClass().getFields();
for (Field field : publicFields) {
LogE("field name : " + field.getName());
}
try {
// 获取当前类和父类的某个公有属性
Field ageField = programMonkey.getClass().getField("mAge");
LogE(" age is : " + ageField.getInt(programMonkey));
ageField.set(programMonkey, 8);
LogE(" my age is : " + ageField.getInt(programMonkey));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void LogE(String msg){
Log.e("Reflection", "============== " + msg);
}
}
演示结果：
三种获取类信息的方式：
获取当前类的方法、获取当前类和父类的所有公有方法：
获取当前类的所有实例、获取当前类和父类的所有公有实例：
获取父类信息：
获取接口信息：
比较反射方法和实例的性能差异：
通过上面的示例可以发现，通过反射能够完成之前所描述的事情，并且反射方法比反射实例要慢很多。
反射的特点
优点
灵活、自由度高： 不受类的访问权限限制，想对类做啥就做啥；
缺点
性能问题： 通过反射访问、修改类的属性和方法时会远慢于直接操作，但性能问题的严重程度取决于在程序中是如何使用反射的。如果使用得很少，不是很频繁，性能将不会是什么问题；
安全性问题： 反射可以随意访问和修改类的所有状态和行为，破坏了类的封装性，如果不熟悉被反射类的实现原理，随意修改可能导致潜在的逻辑问题；
兼容性问题： 因为反射会涉及到直接访问类的方法名和实例名，不同版本的API如果有变动，反射时找不到对应的属性和方法时会报异常；
说明
通过反射访问方法比实例慢很多；
有用到反射的类不能被混淆；
反射存在性能问题，但使用不频繁、按需使用时，对程序性能影响并不大；
反射存在安全性问题，因为可以随意修改类的所有状态和行为（包括private方法和实例）；
使用反射访问Android的API时需要注意因为不同API版本导致的兼容性问题；
来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/21423208
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