浅析Java中的反射机制原理
浅析Java中的反射机制原理
白志华 发表于2年前
浅析Java中的反射机制原理
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       反射反射,程序员的快乐!

       Java中反射机制使用的还是比较广泛的,系统的灵活性、可扩展性大都都是通过反射等方式来加载外部插件,使得系统与插件解耦的同时,增加了功能。但是很多人都只是会用,却是不知道它的实现机制,今天就由我来带大家揭开反射机制的神秘面纱。

       Java中是用Class.forName(classname)来反射类。


package com.java.reflecttest;

import com.java.dbtest.DBTest;


/**
 * Java反射机制测试
 * @author Longxuan
 *
 */
public class ReflectTest {

	/**
	 * 测试反射类
	 */
	public static void refTest(){
		String className = "com.java.dbtest.TestConnection";
		DBTest dbTest = null;
		try {
			
			//通过反射机制,使用类装载器,装载该类
			Class tc = Class.forName(className);
			
			//输出反射得到的类
			System.out.println(tc);
			
			//创建该类的实例,转化为接口
			dbTest =(DBTest)tc.newInstance();
			
			//通过接口,调用该类的方法
			dbTest.SelectUser();
			
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (InstantiationException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IllegalAccessException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
	
	public static void main(String[] args){
		refTest();
	}
}


       通过main函数的调试,已经通过,结果如图:

       

       经过调试,查资料,结合自己的推测和理解,似乎是明白了一些。现与大家分享讨论。

       先说执行过程:

       Class.forName(classname)方法,实际上是调用了Class类中的 Class.forName(classname, true, currentLoader)方法。参数:name - 所需类的完全限定名;initialize - 是否必须初始化类;loader - 用于加载类的类加载器。currentLoader则是通过调用ClassLoader.getCallerClassLoader()获取当前类加载器的。类要想使用,必须用类加载器加载,所以需要加载器。反射机制,不是每次都去重新反射,而是提供了cache,每次都会需要类加载器去自己的cache中查找,如果可以查到,则直接返回该类。


       有意思的是java的类加载器也有些门道。它分为BootStrap Class Loader(引导类加载器),Extensions Class Loader (扩展类加载器),App ClassLoader(或System Class Loader),当然少不了Custom ClassLoader(用户自定义类加载器)。其加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。类加载器的详细介绍会在接下来的博文中较深入的分析,欢迎期待。


       forName方法中,调用了ClassLoader.loadClass方法来完成类的反射。根据类加载器的特殊性,结合我的调试过程,画了一个简单的流程图,



       我的这幅图简单的说明了类加载器的类加载过程。先检查自己是否已经加载过该类,如果加载过,则直接返回该类,若没有则调用父类的loadClass方法,如果父类中没有,则执行findClass方法去尝试加载此类,也就是我们通常所理解的片面的"反射"了。这个过程主要通过ClassLoader.defineClass方法来完成。defineClass 方法将一个字节数组转换为 Class 类的实例(任何类的对象都是Class类的对象)。这种新定义的类的实例需要使用 Class.newInstance 来创建,而不能使用new来实例化。

 

      为什么说“任何类的对象都是Class类的对象”呢?在Java中,每个class都有一个相应的Class对象。也就是说,当我们编写一个类(.java文件),编译完成后,在生成的.class文件中,就会产生一个Class对象,用于表示这个类的类型信息。


       其实说的简单通俗一点,就是在运行期间,如果我们要产生某个类的对象,Java虚拟机(JVM)会检查该类型的Class对象是否已被加载。如果没有被加载,JVM会根据类的名称找到.class文件并加载它。一旦某个类型的Class对象已被加载到内存,就可以用它来产生该类型的所有对象。


       以上内容是我经过调试、查java Api和网上资料,结合自己的理解,与大家分享讨论的,如果有错,欢迎大家指正,我们共同进步。



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白志华
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