Java反射机制讲解，利用疑问一步步刨析

大家好，我是爱骑行的Coder。
今天来通过的疑问的方式来学习反射，这里的疑问步骤也是当时我学习时内心最真实的疑惑链路。

什么是反射？
反射就是程序在运行时可以查看、操作自己的属性和方法。
即使不知道类具体是谁，也可以动态地：

• 找到这个类
• 创建这个类的对象
• 调用它的方法
• 查看和修改它的属性

为什么要用反射？
需要写灵活、通用的代码时，通常会用反射：

1. 不知道具体要加载哪个类时（比如根据配置文件的内容，动态决定加载哪个类）
2. 需要根据类名字符串动态地创建对象、调用方法时（比如框架内部根据字符串名字调用方法，比如Spring）

反射如何实现？

Java提供了 java.lang.reflect 包，里面的几个重要类：

• Class ：表示类的字节码文件，类的描述信息
• Field ：表示类的属性
• Method ：表示类的方法
• Constructor ：表示类的构造方法

通过这些类，我们可以做到：

• 获取对象的字段、方法
• 调用方法、访问和修改字段
• 创建新对象实例

// 1. 获取 Class 对象
//JVM底层：forName 方法调用后，JVM 会根据类名 "Person" 去 方法区 查找该类的 类元数据（Class对象）
Class<?> clazz = Class.forName("Person"); // 注意类名是字符串！

// 2. 创建对象（调用无参构造函数）
//JVM底层：getConstructor() 方法从 Class 对象（方法区中）获取 无参构造方法。
//由于构造方法属于 类的元数据，因此这些信息保存在 方法区 中。
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();
Object personObject = constructor.newInstance();

// 3. 调用方法 sayHello
Method sayHelloMethod = clazz.getMethod("sayHello");
sayHelloMethod.invoke(personObject);

// 4. 修改 private 属性 name
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true); // 因为 name 是 private，需要暴力反射
nameField.set(personObject, "Reflection User");

// 5. 再次调用 sayHello
sayHelloMethod.invoke(personObject);
Class对象和.class文件是什么关系？
- .class 文件是字节码文件，存在磁盘上（文件系统中）。
- Class 对象是JVM内存中，表示这个类结构的一个描述信息。

总结一句话：
.class 是磁盘上的文件，Class是内存里的对象。

通过 .class 文件被加载进JVM后，就会生成对应的 Class 对象。

通过 Class.forName 和 反射创建对象的区别？

• Class.forName(“com.example.Person”) 是找到类对应的Class对象，它描述了这个类的结构。
• clazz.getConstructor().newInstance() 是真正地根据Class对象创建一个新的实例对象。

JVM在调用Class.forName()时，如何找到对应的类？

• Class.forName() 只传了一个字符串，比如 “com.example.User”。 这个就是全限定名（Fully Qualified Name）
• JVM会用类加载器（ClassLoader）来根据这个字符串去定位字节码文件(.class)。
• 找到了 .class 文件，读取并加载进内存，生成对应的 Class 对象。

类加载器（ClassLoader）

什么是类加载器？

类加载器是负责把.class文件读进内存并生成Class对象的特殊对象。
ClassLoader本身是一个类。
每个具体的加载器，比如A加载器、B加载器，都是ClassLoader类的实例（对象）。

不同加载器加载同一个class，会有什么不同？
即使加载的是同一个User.class文件，但是如果用不同的加载器A、B来加载，JVM会认为它们是两个不同的类，两个不同的Class对象。
在JVM看来，类是由”类加载器+类名”唯一确定的，不是单靠类名！
所以，不同ClassLoader加载的类互不兼容。

加载器A、B和普通对象有什么区别？

• ClassLoader 是一个类，定义了加载类的能力
• A、B 是ClassLoader类的对象（实例）
• A、B加载出来的Class对象是不同的
• 这些Class对象互相之间不兼容

双亲委派模型

什么是双亲委派模型？

双亲委派：
当一个类加载器加载类时，它不会自己直接去加载，而是：

1. 先交给父类加载器去加载
2. 父类找到了，就直接用父类的结果
3. 父类找不到，子类加载器才自己加载

这种方式叫做“委托父亲”，所以叫“双亲委派”。

双亲委派模型的作用？

1. 保证核心Java类优先加载
   防止有人伪造系统类，比如伪造 java.lang.String
2. 避免重复加载，提高效率
   父类加载器已经加载的类，子类就不需要再加载
3. 保证类型的一致性
   防止同一个名字的类被不同版本加载，引起冲突