Java反射机制

  类文件被装载并解析后，在JVM内将拥有一个对应的java.lang.Class类描述对象，该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用，而类描述对象有拥有指向关联ClassLoader的应用，如下图：

实例类，类描述对象，类装载器的关系

  每一个类在JVM中都拥有一个对应的java.lang.Class对象，它提供了类结构信息的描述。数组，枚举，注解以及基本Java类型（如int,double等），甚至void都拥有对应的Class对象。Class没有public的构造方法。Class对象是在装载类时由JVM通过调用类装载器中的defineClass()方法自动构造的。

  由图可知，我们可以通过控制Class类描述对象（Car Class）来产生实例，并调用实例的成员变量和方法等。

Java反射机制

  Class反射对象描述类语义结构，可以从Class对象中获取构造函数，成员变量，方法类等类元素的反射对象，并以编程的方式通过这些反射对象对目标对象进行操作。这些反射对象类在java.reflect包中定义，下面是最主要的三个反射类：

• Constructor:类的构造函数反射类，通过Class#getConstructors()方法可以获得类的所有构造函数反射对象数组。在JDK5.0中，还可以通过getConstructor(Class...parameterTypes)获取拥有特定入参的构造函数反射对象。Constructor的一个主要方法是newInstance(Object[] initargs),通过该方法可以创建一个对象类的实例，相当于new关键字。在JDK5.0中该方法演化为更为灵活的形式：newInstance(Object...ininargs)。

• Method:类方法的反射类，通过Class#getDeclaredMethods()方法可以获取类的所有方法反射类对象数组Method[]。在JDK5.0中可以通过getDeclaredMethod(String name,Class...parameterTypes)获取特定签名的方法，name为方法名；Class...为方法入参类型列表。Method最主要的方法是invoke(Object obj,Object[] args),obj表示操作的目标对象；args为方法入参。在JDK5.0中，该方法的形式调整为invoke(Object obj,Object...args)。此外，Method还有很多用于获取类方法更多信息的方法：
  1>Class getReturnType():获取方法的返回值类型；
  2>Class[] getParameterTypes():获取方法的入参类型数组；
  3>Class[] getExceptionTypes():获取方法的异常类型数组；
  4>Annotation[][] getParameterAnnotations():获取方法的注解信息，JDK5.0中的新方法；

• Field: 类的成员变量的反射类，通过Class#getDeclaredFields()方法可以获取类的成员变量反射对象数组，通过Class#getDeclaredField(String name)则可获取某个特定名称的成员变量反射对象。Field类最主要的方法是set(Object obj,Object value),obj表示操作的目标对象，通过value为目标对象的成员变量设置值。如果成员变量为基础类型，用户可以使用Field类中提供的带类型名的值设置方法，如setBoolean(Object obj,boolean value),setInt(Object obj,int value)等。

此外，Java还为包提供了Package反射类，在JDK5.0中还为注解提供了AnnotatedElement反射类。总之，Java的反射体系保证了可以通过程序化的方式访问目标类中所有的元素，对于private或protected的成员变量和方法，只要JVM的安全机制允许，也可以通过反射进行调用。

package com.yeren;

/**
 * Created by LIUBIAO886 on 2018/7/17.
 */
public class PrivateCar {
    private String color;

    protected  void drive(){
        System.out.println("drive private car! the color is:"+color);
    }
}

package com.yeren;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * Hello world!
 *
 */
public class App {
    public static void main( String[] args ) throws Throwable {
       ClassLoader loader =Thread.currentThread().getContextClassLoader();
       Class clazz=loader.loadClass("com.yeren.PrivateCar");
       PrivateCar pc=(PrivateCar)clazz.newInstance();

        Field colorFld=clazz.getDeclaredField("color");
        colorFld.setAccessible(true);
        colorFld.set(pc,"红色");

        Method driveMtd=clazz.getDeclaredMethod("drive",(Class[])null);

        driveMtd.setAccessible(true);
        driveMtd.invoke(pc,(Object[])null);
    }
}

drive private car! the color is:红色

  color变量和drive()方法都是私有的，通过类实例变量无法在外部访问私有变量，调用私有方法的，但通过反射机制却可以绕过这个限制。
  在访问private,protected成员变量和方法时必须通过setAccessible(boolean access)方法取消Java语言检查，否则将抛出IllegalAccessException。如果JVM的安全管理器设置了相应的安全机制，调用该方法将抛出SecurityException。