Java语言是把Java源文件编译成后缀为class的字节码文件，然后再通过ClassLoader机制把这些文件加载到内存中，最后生成实例执行的，这是Java处理的基本机制。
1.1 Class对象
Java使用一个元类（MetaClass）来描述加载到内存中的类数据，这就是Class类，它是一个描述类的类对象。
Class类是Java的反射入口，只有在获取一个类的描述对象后才能动态的加载、调用，一般来说，获取一个Class对象有三种途径。
- 类属性方式：如String.class。
- 对象的getClass方法：如new String().getClass()。
- forName方法加载，如Class.forName("java.lang.String")。
获取到Class对象后，就可以通过getAnnotations()获取注解，通过getMethods获取方法，通过getConstructors()获取构造函数等，为后续反射代码铺平道路。
1.2 适当选择getDeclaredXXX和getXXX
Java的Class类提供了很多的getDeclaredXXX方法和getXXX方法，例如getDeclaredMethod和getMethod成对出现，getDecaredConstructors和getConstructors也是成对出现，那么这两者的区别是哪些？
public class Foo {
void doStuff() {
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
String methodName="doStuff";
Method declaredMethod = Foo.class.getDeclaredMethod(methodName);
Method method = Foo.class.getMethod(methodName);
}
}
返回结果是method没有找到doStuff结果。
getXXX方法获取的是所有public访问级别的方法，包括在父类继承的方法，而getDeclaredXXX方法获取的是自身类的所有方法（不受限于访问权限）。
1.3 反射访问属性或方法时，将Accessible设置为true
Java中通过反射执行一个方法的过程如下：
public class Foo {
private void doStuff() {
System.out.println("hello world");
}
}
public class TestFoo {
@Test
public void test() throws Exception {
String methodName = "doStuff";
Method declaredMethod = Foo.class.getDeclaredMethod(methodName);
//由开发者决定是否要逃避安全体系的检查（是否可以快速获取）
System.out.println(declaredMethod.isAccessible());
if(declaredMethod.isAccessible()){
declaredMethod.setAccessible(true);
}
declaredMethod.invoke(new Foo());
}
}
实际上，在通过反射执行方法时，必须在invoke之前检查Accessible属性。但是方法对象的Accessible属性并不是用来决定是否可以访问的。
public class Foo {
public void doStuff() {
System.out.println("hello world");
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
String methodName = "doStuff";
Method declaredMethod = Foo.class.getDeclaredMethod(methodName);
System.out.println(declaredMethod.isAccessible());
}
}
实际上，即使反射的方法访问修饰符为public，isAccessible()的最终结果依旧是false。而且即使为false，还是可以使用invoke()方法执行。
故Accessible的属性并不是我们语法层次理解的访问权限，而是指是否更加容易获得，是否进行安全检查。
我们知道，动态修改一个类或者执行方法都会受到java安全体系的制约，而安全处理是非常消耗资源的（性能非常低），因此对于运行期要执行的方法或要修改的属性提供了Accessible可选项：由开发者来决定是否逃避安全体系的检查。
在源码java.lang.reflect.AccessibleObject#isAccessible中，该方法默认返回值为false。
AccessibleObject是Field、Method、Constructor的父类，决定其是否可以快速访问而不进行访问控制检查。在AccessibleObject中是以override变量保存该值的，但是具体是否快速执行是在Method类的invoke方法中决定的。
public Object invoke(Object obj, Object... args)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
InvocationTargetException{
//检查是否可以快速获取，其值是父类的AccessibleObject的override变量
if (!override) {
//不能快速获取，要进行安全检查
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
}
}
MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
//直接执行方法
return ma.invoke(obj, args);
}
Accessible属性只是用来判断是否需要进行安全检查的，如果不需要则直接执行，这样可以大幅度地提升系统性能（当然了，由于取消了安全检查，也可以运行private方法，获取private私有属性）。
1.4 使用forName动态的加载类
- 静态加载：编译时期加载的类。
- 动态加载：运行时期加载的类。
一般new对象便是静态加载，静态加载的不足在于：在编译的时刻就会把所有的类都加载，无论该类是否使用。
而forName可以看做是动态加载，在运行期间才会检查该类是否存在。
Class c1= Class.forName("com.javatest.Excel");
Officeable e=(Officeable)c1.newInstance();
而加载一个类即表示要初始化该类的static变量，特别是static块，在这里我们可以做大量的工作，比如注册自己，初始化环境，这才是动态加载的意义所在。
例如源码中：com.mysql.cj.jdbc.Driver
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
//静态代码块
static {
try {
//把自己注册到DriverManager中
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
public Driver() throws SQLException {
// Required for Class.forName().newInstance()
}
}
而实际上我们一般使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")来将Diver类加载到内存中。
需要注意的是，forName只是加载类，并不执行任何代码，也不保证由此产生一个实例对象。之所以运行static代码，那是由类加载机制决定的，而不是forName方法决定的。
1.5 反射在动态代理中的使用
1.6 反射在装饰模式中的使用
装饰模式的定义是“动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式相比生成子类更加灵活。”不过，使用Java的动态代理也可以实现装饰模式的效果，而且其更加灵活，适应性更强。
装饰器模式.png
装饰模式的特点是：功能增强，接口不变。
构建类型：
public interface Animal {
void doStuff();
}
public class Rat implements Animal {
@Override
public void doStuff() {
System.out.println("这是一只小老鼠！");
}
}
装饰类型：
//定义某种能力
public interface Feature {
//加载能力
void load();
}
public class FlyFeature implements Feature {
@Override
public void load() {
System.out.println("增加一只翅膀...");
}
}
装饰者模式：实现了装饰类和被装饰类的解耦。
public class DecorateAnimal implements Animal {
//被包装的动作
private Animal animal;
//使用哪个包装器
private Class<? extends Feature> clz;
public DecorateAnimal(Animal animal, Class<? extends Feature> clz) {
this.animal = animal;
this.clz = clz;
}
@Override
public void doStuff() {
//代理模式
Feature proxy = (Feature)Proxy.newProxyInstance(getClass().getClassLoader(), clz.getInterfaces(), (p, m, args) -> {
//实现InvocationHandler接口
Object obj = null;
//设置增强方法（Feature的接口类型为public）
if (Modifier.isPublic(m.getModifiers())) {
obj = m.invoke(clz.newInstance(), args);
}
//执行animal方法
animal.doStuff();
return obj;
});
//执行代码方法
proxy.load();
}
}
一个装饰类型必然是抽象构建（Component）的子类型，它必须实现doStuff，此处doStuff方法委托了动态代理执行。
此处代码是一个通用的装饰模式，只需要定义被装饰的类以及装饰类即可，装饰行为又动态代理实现，实现了装饰类和被装饰类的完全解耦，提供了系统的可扩展性。
1.7 反射在模板模式中的使用
模式方法模式（Template Method Pattern）的定义是：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中，使子类不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
public abstract class AbsPopulator {
public final void dataInitialing(){
//TODO 父类共有逻辑
//子类特有方法
doInit();
}
//需要每个业务自己实现
protected abstract void doInit();
}
而反射如何在模板方法模式中使用呢？
若doInit()方法中逻辑比较繁杂（例如初始化一张User表需要很多的操作，比如先建表，然后筛选数据，之后插入，最后校验），但是将其全部放入doInit()方法非常庞大（即使提取出多个方法承担不同的责任，代码可读性依旧非常差）。
可以使模板方法实现对一批固定规则的基本方法的调用。
public abstract class AbsPopulator {
public final void dataInitialing() {
//TODO 父类共有逻辑
Method[] methods = getClass().getMethods();
Arrays.stream(methods).
filter(this::isInitDataMethod).
forEach(method -> {
try {
method.setAccessible(true);
method.invoke(this);
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
private boolean isInitDataMethod(Method method) {
return method.getName().startsWith("init") //init开头
&& Modifier.isPublic(method.getModifiers()) //public修饰
&& method.getReturnType().equals(void.class) //返回值是void
&& !method.isVarArgs() //输入参数为空
&& !Modifier.isAbstract(method.getModifiers()); //不是抽象方法
}
}
子类方法
public class UserPopulator extends AbsPopulator {
public void initUser() {
System.out.println("初始化User");
}
public void initPassword() {
System.out.println("初始化Password");
}
public void initJob() {
System.out.println("初始化job");
}
public static void main(String[] args) {
AbsPopulator userPopulator = new UserPopulator();
userPopulator.dataInitialing();
}
}
UserPopulator类中的方法只要符合基本方法鉴别器条件即会被模板方法调用，方法的数据量也不再受父类的约束，实现了子类灵活定义基本方法，父类批量调用的功能，并且缩减了子类的代码量。
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