🌷 1 定义

Java的反射（reflection）机制是在运行状态中，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方法和属性， 既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射（reflection）机制。

🌷 2 用途(了解)

⭐️1. 在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
⭐️2. 反射最重要的用途就是开发各种通用框架， 比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

🌷 3 反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如

Person p = new Student()；

这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

🌷 4 反射相关的类

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量/类的属性
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造方法

🌳 4.1 Class类(反射机制的起源)

Class帮助文档代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件，被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是java.lang.Class。这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类。

Class类中的相关方法

⭐️常用获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

⭐️常用获得类中属性相关的方法

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

⭐️获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

⭐️获得类中构造器相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

⭐️获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class…<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class…<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

🌳 4.2 反射示例

4.2.1 获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的 第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的， 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方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。

第一种，使用 Class.forName(“类的全路径名”); 静态方法。
【前提】已明确类的全路径名。

Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");

第二种，使用 .class 方法。
【说明】仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class

Class<Student> cls2 = Student.class;

第三种，使用类对象的 getClass() 方法，

Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();

验证是否为同一个对象：

System.out.println(cls1 == cls2);//true
System.out.println(cls2 == cls3);//true

示例：
⭐️Student类

public class Student {
    private String name;
    public int age;

    public Student() {
        System.out.println("Student类的无参构造");
    }

    Student(String name) {
        System.out.println("Student的一个参数的有参构造");
    }

    private Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Student类的有参构造");
    }

    public void fun(int[] arr) {
        System.out.println("public权限的成员方法 fun");
    }

    private String getName() {
        return this.name;
    }

    public static void test() {
        System.out.println("Student的静态方法test");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

⭐️reflectTest类

public class reflectTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
        // 获取Class对象的三种方式(获取的都是同一个东西)
        Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");
        Class<Student> cls2 = Student.class;
        Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();
        System.out.println(cls1 == cls2);//true
        System.out.println(cls2 == cls3);//true

//        一个类只有一个class对象，所以当使用classStudent时，再使用cls2会报错
        Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
        Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
        field.setAccessible(true);
        Field field2 = cls2.getDeclaredField("name");
        System.out.println(field2);
    }
}

4.2.2 反射的使用

接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解。
【注意】所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面

⭐️反射使用1：产生对象

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;

public class reflectTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
//        一般只知道这个类
        Class<Student> cls2 = Student.class;

//        反射应用1：产生对象
//         通过反射产生Student类的对象
        Constructor<Student>[] constructors = (Constructor<Student>[]) cls2.getDeclaredConstructors();
        System.out.println(Arrays.toString(constructors));
        // 获取私有的有参构造，反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
        Constructor<Student> constructor = cls2.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        // 破坏封装性，设置为true后可修改访问权限
        constructor.setAccessible(true);
        Student stu2 = constructor.newInstance("long",18);
        Student stu3 = constructor.newInstance("呵呵",20);
        System.out.println(stu2);
        System.out.println(stu3); 
}

⭐️反射应用2：通过反射来操作类中的方法

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

public class reflectTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {


//        一般只知道这个类
        Class<Student> cls2 = Student.class;
        
//        反射应用2：通过反射来操作类中的方法
        Method[] methods = cls2.getDeclaredMethods();
        System.out.println(Arrays.toString(methods));
        // 通过反射来调用普通方法与静态方法
        // 调用普通方法都要产生对象
        Student student = cls2.newInstance();
        Method methodFun = cls2.getDeclaredMethod("fun", int[].class);
        // 通过Method反射对象调用fun方法
        methodFun.invoke(student, new int[]{1, 3, 5, 7, 9});
        // 通过反射调用静态方法
        Method methodTest = cls2.getDeclaredMethod("test");
        methodTest.invoke(null);
	}
}

⭐️反射应用3：通过反射来操作类中的属性

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

public class reflectTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
//        一般只知道这个类
        Class<Student> cls2 = Student.class;

//        反射应用3：通过反射来操作类中的属性

        Field[] fields = cls2.getDeclaredFields();
        System.out.println(Arrays.toString(fields));

        Field field = cls2.getDeclaredField("name");
        field.setAccessible(true);
        Student student = cls2.newInstance();
        field.set(student,"long");

        String name = (String) field.get(student);
        System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
    }
}

🌷 5 反射优点和缺点

⭐️优点：

1. 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方法
2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

⭐️缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。
2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂。

🌷 6. 将反射运用到前面的七大排序中

🌳 6.1 SortHelper类

使用SortHelper类实现对具体函数的调用

import java.lang.reflect.Method;

public class SortHelper {
    // 根据传进来的排序方法名称，在arr数组上使用该方法进行排序操作
    public static void testSortMethod(String methodName,int[] arr) throws Exception{
        // 1.先获取Class对象
        Class<SevenSort> cls = SevenSort.class;
        // 2.获取相应的方法
        Method method = cls.getDeclaredMethod(methodName,int[].class);
        long start = System.nanoTime();
        // 3.调用该方法
        method.invoke(null,arr);
        long end = System.nanoTime();
        if (isSorted(arr)) {
            System.out.println(methodName + "排序完成，共耗时 : " + (end - start) / 100_0000.0 + "ms");
        }
    }

    public static boolean isSorted(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

🌳 6.2 改造SevenSort类中的主函数

注意isSorted方法也放到了SortHelper类中

 public static void main(String[] args) throws Exception{

        int n = 10_0000;
//        渐进有序的数组
//        int[] arr = ArrayUtil.generateSortedArray(n,10);

//        无序数组
        int[] arr = ArrayUtil.generateRandomArray(n,0,Integer.MAX_VALUE);

        int[] arr1 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr2 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr3 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr4 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr5 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr6 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr7 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr8 = ArrayUtil.arrCopy(arr);
        int[] arr9 = ArrayUtil.arrCopy(arr);

        // 传入要测试的方法名称以及数组，就能调用该方法
        SortHelper.testSortMethod("quickSort",arr);
        SortHelper.testSortMethod("mergeSort",arr1);
        SortHelper.testSortMethod("quickSortHole",arr2);
        SortHelper.testSortMethod("quickSort3",arr3);
}

🌳 6.3 测试结果