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本文系小菠蘿的投稿

反射是一個非常重要的知識點，在學(xué)習(xí)Spring 框架時，Bean的初始化用到了反射，在破壞單例模式時也用到了反射，在獲取標注的注解時也會用到反射······

當然了，反射在日常開發(fā)中，我們沒碰到過多少，至少我沒怎么用過。但面試是造火箭現(xiàn)場，可愛的面試官們又怎會輕易地放過我們呢?反射是開源框架中的一個重要設(shè)計理念，在源碼分析中少不了它的身影，所以，今天我會盡量用淺顯易懂的語言，讓你去理解下面這幾點：

(1)反射的思想以及它的作用: 概念篇

(2)反射的基本使用及應(yīng)用場景: 應(yīng)用篇

(3)使用反射能給我們編碼時帶來的優(yōu)勢以及存在的缺陷: 分析篇

反射的思想及作用

有反必有正，就像世間的陰和陽，計算機的0和1一樣。天道有輪回，蒼天...(凈會在這瞎bibi)

在學(xué)習(xí)反射之前，先來了解正射是什么。我們平常用的最多的 new 方式實例化對象的方式就是一種正射的體現(xiàn)。假如我需要實例化一個HashMap，代碼就會是這樣子。

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); 
map.put(1, 1); 

某一天發(fā)現(xiàn)，該段程序不適合用 HashMap 存儲鍵值對，更傾向于用LinkedHashMap存儲。重新編寫代碼后變成下面這個樣子。

Map<Integer, Integer> map = new LinkedHashMap<>(); 
map.put(1, 1); 

假如又有一天，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)還是適合用 HashMap來存儲，難道又要重新修改源碼嗎?

“發(fā)現(xiàn)問題了嗎?我們每次改變一種需求，都要去重新修改源碼，然后對代碼進行編譯，打包，再到 JVM 上重啟項目。這么些步驟下來，效率非常低。

 

對于這種需求頻繁變更但變更不大的場景，頻繁地更改源碼肯定是一種不允許的操作，我們可以使用一個開關(guān)，判斷什么時候使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

public Map<Integer, Integer> getMap(String param) { 
    Map<Integer, Integer> map = null; 
    if (param.equals("HashMap")) { 
        map = new HashMap<>(); 
    } else if (param.equals("LinkedHashMap")) { 
        map = new LinkedHashMap<>(); 
    } else if (param.equals("WeakHashMap")) { 
        map = new WeakHashMap<>(); 
    } 
    return map; 
} 

通過傳入?yún)?shù)param決定使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在項目運行時，通過動態(tài)傳入?yún)?shù)決定使用哪一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

如果某一天還想用TreeMap，還是避免不了修改源碼，重新編譯執(zhí)行的弊端。這個時候，反射就派上用場了。

在代碼運行之前，我們不確定將來會使用哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只有在程序運行時才決定使用哪一個數(shù)據(jù)類，而反射可以在程序運行過程中動態(tài)獲取類信息和調(diào)用類方法。通過反射構(gòu)造類實例，代碼會演變成下面這樣。

public Map<Integer, Integer> getMap(String className) { 
    Class clazz = Class.forName(className); 
    Consructor con = clazz.getConstructor(); 
    return (Map<Integer, Integer>) con.newInstance(); 
} 

無論使用什么 Map，只要實現(xiàn)了Map接口，就可以使用全類名路徑傳入到方法中，獲得對應(yīng)的 Map 實例。例如java.util.HashMap / java.util.LinkedHashMap····如果要創(chuàng)建其它類例如WeakHashMap，我也不需要修改上面這段源碼。

我們來回顧一下如何從 new 一個對象引出使用反射的。

• 在不使用反射時，構(gòu)造對象使用 new 方式實現(xiàn)，這種方式在編譯期就可以把對象的類型確定下來。
• 如果需求發(fā)生變更，需要構(gòu)造另一個對象，則需要修改源碼，非常不優(yōu)雅，所以我們通過使用開關(guān)，在程序運行時判斷需要構(gòu)造哪一個對象，在運行時可以變更開關(guān)來實例化不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
• 如果還有其它擴展的類有可能被使用，就會創(chuàng)建出非常多的分支，且在編碼時不知道有什么其他的類被使用到，假如日后Map接口下多了一個集合類是xxxHashMap，還得創(chuàng)建分支，此時引出了反射：可以在運行時才確定使用哪一個數(shù)據(jù)類，在切換類時，無需重新修改源碼、編譯程序。

第一章總結(jié)：

• 反射的思想：在程序運行過程中確定和解析數(shù)據(jù)類的類型。
• 反射的作用：對于在編譯期無法確定使用哪個數(shù)據(jù)類的場景，通過反射可以在程序運行時構(gòu)造出不同的數(shù)據(jù)類實例。

反射的基本使用

Java 反射的主要組成部分有4個：

• Class：任何運行在內(nèi)存中的所有類都是該 Class 類的實例對象，每個 Class 類對象內(nèi)部都包含了本來的所有信息。記著一句話，通過反射干任何事，先找 Class 準沒錯!
• Field：描述一個類的屬性，內(nèi)部包含了該屬性的所有信息，例如數(shù)據(jù)類型，屬性名，訪問修飾符······
• Constructor：描述一個類的構(gòu)造方法，內(nèi)部包含了構(gòu)造方法的所有信息，例如參數(shù)類型，參數(shù)名字，訪問修飾符······
• Method：描述一個類的所有方法(包括抽象方法)，內(nèi)部包含了該方法的所有信息，與Constructor類似，不同之處是 Method 擁有返回值類型信息，因為構(gòu)造方法是沒有返回值的。

我總結(jié)了一張腦圖，放在了下面，如果用到了反射，離不開這核心的4個類，只有去了解它們內(nèi)部提供了哪些信息，有什么作用，運用它們的時候才能易如反掌。

 

 

 

我們在學(xué)習(xí)反射的基本使用時，我會用一個SmallPineapple類作為模板進行說明，首先我們先來熟悉這個類的基本組成：屬性，構(gòu)造函數(shù)和方法

public class SmallPineapple { 
    public String name; 
    public int age; 
    private double weight; // 體重只有自己知道 
     
    public SmallPineapple() {} 
     
    public SmallPineapple(String name, int age) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
    } 
    public void getInfo() { 
        System.out.print("["+ name + " 的年齡是：" + age + "]"); 
    } 
} 

反射中的用法有非常非常多，常見的功能有以下這幾個：

• 在運行時獲取一個類的 Class 對象
• 在運行時構(gòu)造一個類的實例化對象
• 在運行時獲取一個類的所有信息：變量、方法、構(gòu)造器、注解

獲取類的 Class 對象

在 Java 中，每一個類都會有專屬于自己的 Class 對象，當我們編寫完.java文件后，使用javac編譯后，就會產(chǎn)生一個字節(jié)碼文件.class，在字節(jié)碼文件中包含類的所有信息，如屬性，構(gòu)造方法，方法······當字節(jié)碼文件被裝載進虛擬機執(zhí)行時，會在內(nèi)存中生成 Class 對象，它包含了該類內(nèi)部的所有信息，在程序運行時可以獲取這些信息。

獲取 Class 對象的方法有3種：

• 類名.class：這種獲取方式只有在編譯前已經(jīng)聲明了該類的類型才能獲取到 Class 對象

Class clazz = SmallPineapple.class; 

• 實例.getClass()：通過實例化對象獲取該實例的 Class 對象

SmallPineapple sp = new SmallPineapple(); 
Class clazz = sp.getClass(); 

• Class.forName(className)：通過類的全限定名獲取該類的 Class 對象

Class clazz = Class.forName("com.bean.smallpineapple"); 

拿到 Class對象就可以對它為所欲為了：剝開它的皮(獲取類信息)、指揮它做事(調(diào)用它的方法)，看透它的一切(獲取屬性)，總之它就沒有隱私了。

不過在程序中，每個類的 Class 對象只有一個，也就是說你只有這一個奴隸。我們用上面三種方式測試，通過三種方式打印各個 Class 對象都是相同的。

Class clazz1 = Class.forName("com.bean.SmallPineapple"); 
Class clazz2 = SmallPineapple.class; 
SmallPineapple instance = new SmallPineapple(); 
Class clazz3 = instance.getClass(); 
System.out.println("Class.forName() == SmallPineapple.class:" + (clazz1 == clazz2)); 
System.out.println("Class.forName() == instance.getClass():" + (clazz1 == clazz3)); 
System.out.println("instance.getClass() == SmallPineapple.class:" + (clazz2 == clazz3)); 

 

“內(nèi)存中只有一個 Class 對象的原因要牽扯到 JVM 類加載機制的雙親委派模型，它保證了程序運行時，加載類時每個類在內(nèi)存中僅會產(chǎn)生一個Class對象。在這里我不打算詳細展開說明，可以簡單地理解為 JVM 幫我們保證了一個類在內(nèi)存中至多存在一個 Class 對象。

構(gòu)造類的實例化對象

通過反射構(gòu)造一個類的實例方式有2種：

• Class 對象調(diào)用newInstance()方法

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple"); 
SmallPineapple smallPineapple = (SmallPineapple) clazz.newInstance(); 
smallPineapple.getInfo(); 
// [null 的年齡是：0] 

即使 SmallPineapple 已經(jīng)顯式定義了構(gòu)造方法，通過 newInstance() 創(chuàng)建的實例中，所有屬性值都是對應(yīng)類型的初始值，因為 newInstance() 構(gòu)造實例會調(diào)用默認無參構(gòu)造器。

• Constructor 構(gòu)造器調(diào)用newInstance()方法

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple"); 
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class); 
constructor.setAccessible(true); 
SmallPineapple smallPineapple2 = (SmallPineapple) constructor.newInstance("小菠蘿", 21); 
smallPineapple2.getInfo(); 
// [小菠蘿 的年齡是：21] 

通過 getConstructor(Object... paramTypes) 方法指定獲取指定參數(shù)類型的 Constructor， Constructor 調(diào)用 newInstance(Object... paramValues) 時傳入構(gòu)造方法參數(shù)的值，同樣可以構(gòu)造一個實例，且內(nèi)部屬性已經(jīng)被賦值。

通過Class對象調(diào)用 newInstance() 會走默認無參構(gòu)造方法，如果想通過顯式構(gòu)造方法構(gòu)造實例，需要提前從Class中調(diào)用getConstructor()方法獲取對應(yīng)的構(gòu)造器，通過構(gòu)造器去實例化對象。

“這些 API 是在開發(fā)當中最常遇到的，當然還有非常多重載的方法，本文由于篇幅原因，且如果每個方法都一一講解，我們也記不住，所以用到的時候去類里面查找就已經(jīng)足夠了。

獲取一個類的所有信息

Class 對象中包含了該類的所有信息，在編譯期我們能看到的信息就是該類的變量、方法、構(gòu)造器，在運行時最常被獲取的也是這些信息。

 

獲取類中的變量(Field)

• Field[] getFields()：獲取類中所有被public修飾的所有變量
• Field getField(String name)：根據(jù)變量名獲取類中的一個變量，該變量必須被public修飾
• Field[] getDeclaredFields()：獲取類中所有的變量，但無法獲取繼承下來的變量
• Field getDeclaredField(String name)：根據(jù)姓名獲取類中的某個變量，無法獲取繼承下來的變量

獲取類中的方法(Method)

• Method[] getMethods()：獲取類中被public修飾的所有方法
• Method getMethod(String name, Class... paramTypes)：根據(jù)名字和參數(shù)類型獲取對應(yīng)方法，該方法必須被public修飾
• Method[] getDeclaredMethods()：獲取所有方法，但無法獲取繼承下來的方法
• Method getDeclaredMethod(String name, Class... paramTypes)：根據(jù)名字和參數(shù)類型獲取對應(yīng)方法，無法獲取繼承下來的方法

獲取類的構(gòu)造器(Constructor)

• Constuctor[] getConstructors()：獲取類中所有被public修飾的構(gòu)造器
• Constructor getConstructor(Class... paramTypes)：根據(jù)參數(shù)類型獲取類中某個構(gòu)造器，該構(gòu)造器必須被public修飾
• Constructor[] getDeclaredConstructors()：獲取類中所有構(gòu)造器
• Constructor getDeclaredConstructor(class... paramTypes)：根據(jù)參數(shù)類型獲取對應(yīng)的構(gòu)造器

每種功能內(nèi)部以 Declared 細分為2類：

“有Declared修飾的方法：可以獲取該類內(nèi)部包含的所有變量、方法和構(gòu)造器，但是無法獲取繼承下來的信息無Declared修飾的方法：可以獲取該類中public修飾的變量、方法和構(gòu)造器，可獲取繼承下來的信息

如果想獲取類中**所有的(包括繼承)**變量、方法和構(gòu)造器，則需要同時調(diào)用getXXXs()和getDeclaredXXXs()兩個方法，用Set集合存儲它們獲得的變量、構(gòu)造器和方法，以防兩個方法獲取到相同的東西。

例如：要獲取SmallPineapple獲取類中所有的變量，代碼應(yīng)該是下面這樣寫。

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple"); 
// 獲取 public 屬性，包括繼承 
Field[] fields1 = clazz.getFields(); 
// 獲取所有屬性，不包括繼承 
Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields(); 
// 將所有屬性匯總到 set 
Set<Field> allFields = new HashSet<>(); 
allFields.addAll(Arrays.asList(fields1)); 
allFields.addAll(Arrays.asList(fields2)); 

“不知道你有沒有發(fā)現(xiàn)一件有趣的事情，如果父類的屬性用protected修飾，利用反射是無法獲取到的。protected 修飾符的作用范圍：只允許同一個包下或者子類訪問，可以繼承到子類。getFields() 只能獲取到本類的public屬性的變量值;getDeclaredFields() 只能獲取到本類的所有屬性，不包括繼承的;無論如何都獲取不到父類的 protected 屬性修飾的變量，但是它的的確確存在于子類中。

獲取注解

獲取注解單獨擰了出來，因為它并不是專屬于 Class 對象的一種信息，每個變量，方法和構(gòu)造器都可以被注解修飾，所以在反射中，F(xiàn)ield，Constructor 和 Method 類對象都可以調(diào)用下面這些方法獲取標注在它們之上的注解。

• Annotation[] getAnnotations()：獲取該對象上的所有注解
• Annotation getAnnotation(Class annotaionClass)：傳入注解類型，獲取該對象上的特定一個注解
• Annotation[] getDeclaredAnnotations()：獲取該對象上的顯式標注的所有注解，無法獲取繼承下來的注解
• Annotation getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)：根據(jù)注解類型，獲取該對象上的特定一個注解，無法獲取繼承下來的注解

只有注解的@Retension標注為RUNTIME時，才能夠通過反射獲取到該注解，@Retension 有3種保存策略：

• SOURCE：只在**源文件(.java)**中保存，即該注解只會保留在源文件中，編譯時編譯器會忽略該注解，例如 @Override 注解
• CLASS：保存在字節(jié)碼文件(.class)中，注解會隨著編譯跟隨字節(jié)碼文件中，但是運行時不會對該注解進行解析
• RUNTIME：一直保存到運行時，用得最多的一種保存策略，在運行時可以獲取到該注解的所有信息

像下面這個例子，SmallPineapple 類繼承了抽象類Pineapple，getInfo()方法上標識有 @Override 注解，且在子類中標注了@Transient注解，在運行時獲取子類重寫方法上的所有注解，只能獲取到@Transient的信息。

public abstract class Pineapple { 
    public abstract void getInfo(); 
} 
public class SmallPineapple extends Pineapple { 
    @Transient 
    @Override 
    public void getInfo() { 
        System.out.print("小菠蘿的身高和年齡是:" + height + "cm ; " + age + "歲"); 
    } 
} 

啟動類Bootstrap獲取 SmallPineapple 類中的 getInfo() 方法上的注解信息：

public class Bootstrap { 
    /** 
     * 根據(jù)運行時傳入的全類名路徑判斷具體的類對象 
     * @param path 類的全類名路徑 
     */ 
    public static void execute(String path) throws Exception { 
        Class obj = Class.forName(path); 
        Method method = obj.getMethod("getInfo"); 
        Annotation[] annotations = method.getAnnotations(); 
        for (Annotation annotation : annotations) { 
            System.out.println(annotation.toString()); 
        } 
    } 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        execute("com.pineapple.SmallPineapple"); 
    } 
} 
// @java.beans.Transient(value=true) 

通過反射調(diào)用方法

通過反射獲取到某個 Method 類對象后，可以通過調(diào)用invoke方法執(zhí)行。

• invoke(Oject obj, Object... args)：參數(shù)``1指定調(diào)用該方法的**對象**，參數(shù)2`是方法的參數(shù)列表值。

如果調(diào)用的方法是靜態(tài)方法，參數(shù)1只需要傳入null，因為靜態(tài)方法不與某個對象有關(guān)，只與某個類有關(guān)。

可以像下面這種做法，通過反射實例化一個對象，然后獲取Method方法對象，調(diào)用invoke()指定SmallPineapple的getInfo()方法。

Class clazz = Class.forName("com.bean.SmallPineapple"); 
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class); 
constructor.setAccessible(true); 
SmallPineapple sp = (SmallPineapple) constructor.newInstance("小菠蘿", 21); 
Method method = clazz.getMethod("getInfo"); 
if (method != null) { 
    method.invoke(sp, null); 
} 
// [小菠蘿的年齡是：21] 

反射的應(yīng)用場景

反射常見的應(yīng)用場景這里介紹3個：

• Spring 實例化對象：當程序啟動時，Spring 會讀取配置文件applicationContext.xml并解析出里面所有的標簽實例化到IOC容器中。
• 反射 + 工廠模式：通過反射消除工廠中的多個分支，如果需要生產(chǎn)新的類，無需關(guān)注工廠類，工廠類可以應(yīng)對各種新增的類，反射可以使得程序更加健壯。
• JDBC連接數(shù)據(jù)庫：使用JDBC連接數(shù)據(jù)庫時，指定連接數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動類時用到反射加載驅(qū)動類

Spring 的 IOC 容器

在 Spring 中，經(jīng)常會編寫一個上下文配置文件applicationContext.xml，里面就是關(guān)于bean的配置，程序啟動時會讀取該 xml 文件，解析出所有的 標簽，并實例化對象放入IOC容器中。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"> 
    <bean id="smallpineapple" class="com.bean.SmallPineapple"> 
        <constructor-arg type="java.lang.String" value="小菠蘿"/> 
        <constructor-arg type="int" value="21"/> 
    </bean> 
</beans> 

在定義好上面的文件后，通過ClassPathXmlApplicationContext加載該配置文件，程序啟動時，Spring 會將該配置文件中的所有bean都實例化，放入 IOC 容器中，IOC 容器本質(zhì)上就是一個工廠，通過該工廠傳入 標簽的id屬性獲取到對應(yīng)的實例。

public class Main { 
    public static void main(String[] args) { 
        ApplicationContext ac = 
                new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); 
        SmallPineapple smallPineapple = (SmallPineapple) ac.getBean("smallpineapple"); 
        smallPineapple.getInfo(); // [小菠蘿的年齡是：21] 
    } 
} 

Spring 在實例化對象的過程經(jīng)過簡化之后，可以理解為反射實例化對象的步驟：

• 獲取Class對象的構(gòu)造器
• 通過構(gòu)造器調(diào)用 newInstance() 實例化對象

當然 Spring 在實例化對象時，做了非常多額外的操作，才能夠讓現(xiàn)在的開發(fā)足夠的便捷且穩(wěn)定。

“在之后的文章中會專門寫一篇文章講解如何利用反射實現(xiàn)一個簡易版的IOC容器，IOC容器原理很簡單，只要掌握了反射的思想，了解反射的常用 API 就可以實現(xiàn)，我可以提供一個簡單的思路：利用 HashMap 存儲所有實例，key 代表 標簽的 id，value 存儲對應(yīng)的實例，這對應(yīng)了 Spring IOC容器管理的對象默認是單例的。

反射 + 抽象工廠模式

傳統(tǒng)的工廠模式，如果需要生產(chǎn)新的子類，需要修改工廠類，在工廠類中增加新的分支;

public class MapFactory { 
    public Map<Object, object> produceMap(String name) { 
        if ("HashMap".equals(name)) { 
            return new HashMap<>(); 
        } else if ("TreeMap".equals(name)) { 
            return new TreeMap<>(); 
        } // ··· 
    } 
} 

利用反射和工廠模式相結(jié)合，在產(chǎn)生新的子類時，工廠類不用修改任何東西，可以專注于子類的實現(xiàn)，當子類確定下來時，工廠也就可以生產(chǎn)該子類了。

反射 + 抽象工廠的核心思想是：

• 在運行時通過參數(shù)傳入不同子類的全限定名獲取到不同的 Class 對象，調(diào)用 newInstance() 方法返回不同的子類。細心的讀者會發(fā)現(xiàn)提到了子類這個概念，所以反射 + 抽象工廠模式，一般會用于有繼承或者接口實現(xiàn)關(guān)系。

例如，在運行時才確定使用哪一種 Map 結(jié)構(gòu)，我們可以利用反射傳入某個具體 Map 的全限定名，實例化一個特定的子類。

public class MapFactory { 
    /** 
     * @param className 類的全限定名 
     */ 
    public Map<Object, Object> produceMap(String className) { 
        Class clazz = Class.forName(className); 
        Map<Object, Object> map = clazz.newInstance(); 
        return map; 
    } 
} 

className 可以指定為 java.util.HashMap，或者 java.util.TreeMap 等等，根據(jù)業(yè)務(wù)場景來定。

JDBC 加載數(shù)據(jù)庫驅(qū)動類

在導(dǎo)入第三方庫時，JVM不會主動去加載外部導(dǎo)入的類，而是等到真正使用時，才去加載需要的類，正是如此，我們可以在獲取數(shù)據(jù)庫連接時傳入驅(qū)動類的全限定名，交給 JVM 加載該類。

public class DBConnectionUtil { 
    /** 指定數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動類 */ 
    private static final String DRIVER_CLASS_NAME = "com.mysql.jdbc.Driver"; 
     
    public static Connection getConnection() { 
        Connection conn = null; 
        // 加載驅(qū)動類 
        Class.forName(DRIVER_CLASS_NAME); 
        // 獲取數(shù)據(jù)庫連接對象 
        conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://···", "root", "root"); 
        return conn; 
    } 
} 

在我們開發(fā) SpringBoot 項目時，會經(jīng)常遇到這個類，但是可能習(xí)慣成自然了，就沒多大在乎，我在這里給你們看看常見的application.yml中的數(shù)據(jù)庫配置，我想你應(yīng)該會恍然大悟吧。

 

這里的 driver-class-name，和我們一開始加載的類是不是覺得很相似，這是因為MySQL版本不同引起的驅(qū)動類不同，這體現(xiàn)使用反射的好處：不需要修改源碼，僅加載配置文件就可以完成驅(qū)動類的替換。

“在之后的文章中會專門寫一篇文章詳細地介紹反射的應(yīng)用場景，實現(xiàn)簡單的IOC容器以及通過反射實現(xiàn)工廠模式的好處。在這里，你只需要掌握反射的基本用法和它的思想，了解它的主要使用場景。

反射的優(yōu)勢及缺陷

反射的優(yōu)點：

• 增加程序的靈活性：面對需求變更時，可以靈活地實例化不同對象

但是，有得必有失，一項技術(shù)不可能只有優(yōu)點沒有缺點，反射也有兩個比較隱晦的缺點：

• 破壞類的封裝性：可以強制訪問 private 修飾的信息
• 性能損耗：反射相比直接實例化對象、調(diào)用方法、訪問變量，中間需要非常多的檢查步驟和解析步驟，JVM無法對它們優(yōu)化。

增加程序的靈活性

這里不再用 SmallPineapple 舉例了，我們來看一個更加貼近開發(fā)的例子：

利用反射連接數(shù)據(jù)庫，涉及到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源。在 SpringBoot 中一切約定大于配置，想要定制配置時，使用application.properties配置文件指定數(shù)據(jù)源

角色1 - Java的設(shè)計者：我們設(shè)計好DataSource接口，你們其它數(shù)據(jù)庫廠商想要開發(fā)者用你們的數(shù)據(jù)源監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，就得實現(xiàn)我的這個接口!

角色2 - 數(shù)據(jù)庫廠商：

• MySQL 數(shù)據(jù)庫廠商：我們提供了 com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource 數(shù)據(jù)源，開發(fā)者可以使用它連接 MySQL。
• 阿里巴巴廠商：我們提供了 com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource 數(shù)據(jù)源，我這個數(shù)據(jù)源更牛逼，具有頁面監(jiān)控，慢SQL日志記錄等功能，開發(fā)者快來用它監(jiān)控 MySQL吧!
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角色3 - 開發(fā)者：我們可以用配置文件指定使用DruidDataSource數(shù)據(jù)源

spring.datasource.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource 

需求變更：某一天，老板來跟我們說，Druid 數(shù)據(jù)源不太符合我們現(xiàn)在的項目了，我們使用MysqlDataSource 吧，然后程序猿就會修改配置文件，重新加載配置文件，并重啟項目，完成數(shù)據(jù)源的切換。

spring.datasource.type=com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource 

在改變連接數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源時，只需要改變配置文件即可，無需改變?nèi)魏未a，原因是：

• Spring Boot 底層封裝好了連接數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源配置，利用反射，適配各個數(shù)據(jù)源。

下面來簡略的進行源碼分析。我們用ctrl+左鍵點擊spring.datasource.type進入 DataSourceProperties 類中，發(fā)現(xiàn)使用setType() 將全類名轉(zhuǎn)化為 Class 對象注入到type成員變量當中。在連接并監(jiān)控數(shù)據(jù)庫時，就會使用指定的數(shù)據(jù)源操作。

private Class<? extends DataSource> type; 
 
public void setType(Class<? extends DataSource> type) { 
    this.type = type; 
} 

Class對象指定了泛型上界DataSource，我們?nèi)タ匆幌赂鞔髷?shù)據(jù)源的類圖結(jié)構(gòu)。

 

上圖展示了一部分數(shù)據(jù)源，當然不止這些，但是我們可以看到，無論指定使用哪一種數(shù)據(jù)源，我們都只需要與配置文件打交道，而無需更改源碼，這就是反射的靈活性!

破壞類的封裝性

很明顯的一個特點，反射可以獲取類中被private修飾的變量、方法和構(gòu)造器，這違反了面向?qū)ο蟮姆庋b特性，因為被 private 修飾意味著不想對外暴露，只允許本類訪問，而setAccessable(true)可以無視訪問修飾符的限制，外界可以強制訪問。

還記得單例模式一文嗎?里面講到反射破壞餓漢式和懶漢式單例模式，所以之后用了枚舉避免被反射KO。

回到最初的起點，SmallPineapple 里有一個 weight 屬性被 private 修飾符修飾，目的在于自己的體重并不想給外界知道。

public class SmallPineapple { 
    public String name; 
    public int age; 
    private double weight; // 體重只有自己知道 
     
    public SmallPineapple(String name, int age, double weight) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
        this.weight = weight; 
    } 
     
} 

雖然 weight 屬性理論上只有自己知道，但是如果經(jīng)過反射，這個類就像在裸奔一樣，在反射面前變得一覽無遺。

SmallPineapple sp = new SmallPineapple("小菠蘿", 21, "54.5"); 
Clazz clazz = Class.forName(sp.getClass()); 
Field weight = clazz.getDeclaredField("weight"); 
weight.setAccessable(true); 
System.out.println("窺覷到小菠蘿的體重是：" + weight.get(sp)); 
// 窺覷到小菠蘿的體重是：54.5 kg 

性能損耗

在直接 new 對象并調(diào)用對象方法和訪問屬性時，編譯器會在編譯期提前檢查可訪問性，如果嘗試進行不正確的訪問，IDE會提前提示錯誤，例如參數(shù)傳遞類型不匹配，非法訪問 private 屬性和方法。

“而在利用反射操作對象時，編譯器無法提前得知對象的類型，訪問是否合法，參數(shù)傳遞類型是否匹配。只有在程序運行時調(diào)用反射的代碼時才會從頭開始檢查、調(diào)用、返回結(jié)果，JVM也無法對反射的代碼進行優(yōu)化。

雖然反射具有性能損耗的特點，但是我們不能一概而論，產(chǎn)生了使用反射就會性能下降的思想，反射的慢，需要同時調(diào)用上100W次才可能體現(xiàn)出來，在幾次、幾十次的調(diào)用，并不能體現(xiàn)反射的性能低下。所以不要一味地戴有色眼鏡看反射，在單次調(diào)用反射的過程中，性能損耗可以忽略不計。如果程序的性能要求很高，那么盡量不要使用反射。

反射基礎(chǔ)篇文末總結(jié)

• 反射的思想：反射就像是一面鏡子一樣，在運行時才看到自己是誰，可獲取到自己的信息，甚至實例化對象。
• 反射的作用：在運行時才確定實例化對象，使程序更加健壯，面對需求變更時，可以最大程度地做到不修改程序源碼應(yīng)對不同的場景，實例化不同類型的對象。
• 反射的應(yīng)用場景常見的有3個：Spring的 IOC 容器，反射+工廠模式 使工廠類更穩(wěn)定，JDBC連接數(shù)據(jù)庫時加載驅(qū)動類
• 反射的3個特點：增加程序的靈活性、破壞類的封裝性以及性能損耗

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