1. 反射的缘起

1.1 什么是反射及反射机制？

反射就是把
Java
类中的
各个成分映射成一个个的
Java
对象
。

即在运行状态中：

对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法;
对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个属性和方法。

这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能叫
Java
的反射机制。

1.2 为什么会产生反射？

其实看到上面这么概念化的定义，我们还是一头雾水。那我们先抛开概念，来看看不使用反射的情况下，我们是怎么写程序的？我们先来写一个例子：

// 创建一个动物对象，汤姆猫
Animal tomcat = new Animal();
// 调用奔跑方法，传入时间，获取奔跑的距离
double distance = tomcat.run(2d);

那我们再来看看使用反射，我们是怎么写的？

// 获取动物类的Java对象(类的反射对象，为什么Class对象要叫类的反射对象，后面讲类加载的时候会说
明)
Class clz = Class.forName("com.dblones.reflect.example.Animal");
// 获取奔跑方法的Java对象(方法的反射对象)
Method method = clz.getMethod("run", double.class);
// 获取构造方法的Java对象(构造方法的反射对象)
Constructor constructor = clz.getConstructor();
// 通过反射实例化对象
Object object = constructor.newInstance();
// 通过反射调用奔跑方法
Object distance = method.invoke(object, 2d);

看到这儿，你可能会说，本来
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行的代码，被你搞成了
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行，简单的事情复杂化了，这反射看着没啥用啊！别急，如果你仔细看得话，会发现代码虽然变多了，但是我们没有
import Animal
类，而是以字符
串的方式传入
Animal
类，进一步如果把
“com.dblones.reflect.example.Animal”
这个字符串放到外部，通
过配置文件或者执行传参的方式传入的话，程序就可以动态传入来执行了，那么这样到底有啥用呢？别
着急，慢慢往下看。

我们大家都知道，
Java
程序要运行起来，需要经过一个
javac
编译为
class
字节码，然后通过
java
解释执行
两个过程。
Java
是一门静态类型语言，变量的类型在编译之前就需要确定，不然编译都不会过，这样虽
然有很多好处，但是也限制了程序的灵活性，比如说，上面的程序，实例化对象的时候类型是
Animal
，
如果将来我想改成
Animal
的子类
Cat
的时候，就需要改代码重新编译才行。再例如，如果
Animal
这个类
是运行过程中动态生成的，那我就无法在程序中使用了。

介于静态语言以上的缺点，很多静态语言就扩展出了反射机制，能够动态获取信息以及动态调用对象方法。
Java
的反射以及反射机制就是这样产生的，其实，
Java
基础技术中的代理，注解也都是依托反射才
能得以实现并应用广泛，另外我们常用的
Spring
、
myBatis
等技术框架也都是依托反射才能得以实现。

1.3 为什么叫反射？

说到反射，我们最早接触的反射就是初中物理里面光的反射，光的反射是指光在传播到不同物质时，光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光的反射带来的一个现象就是镜面成像。
那这个跟我们
Java
里面的反射有什么关系呢？

要说清这个问题，我们就要从JVM的类加载以及OOP-KLASS模型说起。

在
JVM
中，使用了
OOP-KLASS
模型来表示
java
对象，即：

JVM在加载class到内存时，会先解析class字节码资源，创建类元数据即instanceKlass对象(C++对象)，包括常量池、字段、方法等，存放在方法区(hotspot虚拟机1.8以后的版本对应的就是元空间，1.8以前的版本就是永久代)；
在new一个对象时，JVM会创建instanceOopDesc实例，来表示这个对象，存放在堆区，其引用，存放在栈区或堆区；它用来表示对象的实例信息，看起来像个指针，实际上是藏在指针里的对象；instanceOopDesc对应Java中的对象实例；
HotSpot并不把instanceKlass暴露给Java，而会另外创建对应的instanceOopDesc来表示 java.lang.Class对象，并将Class对象称为instanceKlass对象的“Java镜像”，instanceKlass对象有一个属性 _java_mirror 指向Class对象，klass持有指向oop引用( _java_mirror便是该instanceKlass对Class对象的引用 )；
要注意，new操作返回的instanceOopDesc类型有指针指向instanceKlass，而instanceKlass指向了对应的类型的Class实例的instanceOopDesc；有点绕，简单说，就是Person实例—>Person的instanceKlass—>Person的Class。实际上调用对象.getClass() 方法时，就是通过对象先找到InstanceKlass对象，然后再通过 _java_mirror找到Class对象的。

instanceKlass
对象和
Class
对象都是描述
class
字节码的数据对象，只不过
instanceKlass
对象在方法区(Hotspot
实现对应是永久代或元空间，取决于
JDK
版本
)
，
Class
对象在堆区，
instanceKlass
对象是
C++
对
象，
Class
对象是
Java
对象
(
当然物理上是
C++
的
instanceOopDesc
对象，逻辑上是
Java
对象
)
。从
Class
对
象到
Class
对象生成的
Constructor
对象，
Method
对象
, Field
对象等，就像物体通过反射在镜子里面生成
镜像一样，所以把这种方式称为反射，就很好理解了。