Java反射：框架設(shè)計(jì)的靈魂
01.解釋型語(yǔ)言和編譯型語(yǔ)言
解釋型語(yǔ)言：不需要編譯，在運(yùn)行的時(shí)候逐行翻譯解釋；修改代碼時(shí)可以直接修改，可以快速部署，不過(guò)性能上會(huì)比編譯型語(yǔ)言稍差；比如 JavaScript、Python ；
編譯型語(yǔ)言：需要通過(guò)編譯器將源代碼編譯成機(jī)器碼才能執(zhí)行；編譯之后如果需要修改代碼，在執(zhí)行之前就需要重新編譯。比如 C 語(yǔ)言；
Java 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)也是編譯型語(yǔ)言，但又介于編譯型和解釋型之間；Java 不直接生成機(jī)器碼而是生成中間碼：編譯期間，是將源碼交給編譯器生成 class 文件（字節(jié)碼），這個(gè)過(guò)程中只做了翻譯的工作，并沒(méi)有把代碼放入內(nèi)存運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)入運(yùn)行期，字節(jié)碼才被 Java 虛擬機(jī)加載、解釋成機(jī)器語(yǔ)言并運(yùn)行。
02.動(dòng)態(tài)語(yǔ)言和靜態(tài)語(yǔ)言
動(dòng)態(tài)語(yǔ)言：是指程序在運(yùn)行時(shí)可以改變自身結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行時(shí)確定數(shù)據(jù)類型，一個(gè)對(duì)象是否能執(zhí)行某操作，只取決于它有沒(méi)有對(duì)應(yīng)的方法，而不在乎它是否是某種類型的對(duì)象；比如 JavaScript、Python。
靜態(tài)語(yǔ)言：相對(duì)于動(dòng)態(tài)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，在編譯時(shí)變量的數(shù)據(jù)類型就已經(jīng)確定（使用變量之前必須聲明數(shù)據(jù)類型），在編譯時(shí)就會(huì)進(jìn)行類型是否匹配；比如 C 語(yǔ)言、Java ；
03.反射的概念
Java 反射機(jī)制：在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于任意一個(gè)類，都能知道其所有的屬性和方法；對(duì)于任意一個(gè)對(duì)象，都能調(diào)用其屬性和方法；這種動(dòng)態(tài)獲取類信息和調(diào)用對(duì)象方法的功能，就是 Java 反射機(jī)制。
既然反射里面有一個(gè)“反”字，那么我們先看看何為“正”。
在 Java 中，要使用一個(gè)類中的某個(gè)方法，“正向”都是這樣的：
- ArrayList list = new ArrayList(); //實(shí)例化
- list.add("reflection"); //執(zhí)行方法
那么反向（反射）要如何實(shí)現(xiàn)？
- Class clz = Class.forName("java.util.ArrayList");
- Method method_add = clz.getMethod("add",Object.class);
- Constructor constructor = clz.getConstructor();
- Object object = constructor.newInstance();
- method_add.invoke(object, "reflection");
- Method method_get = clz.getMethod("get",int.class);
- System.out.println(method_get.invoke(object, 0));
兩段代碼執(zhí)行的結(jié)果是一樣的，但是“正向”代碼在編譯前，就已經(jīng)明確了要運(yùn)行的類是什么（ArrayList），而第二段代碼，只有在代碼運(yùn)行時(shí)，才知道運(yùn)行的類是 java.util.ArrayList。
04.反射的作用
講到這里，有些同學(xué)可能會(huì)有疑問(wèn)：“反射有什么用？我明明都已經(jīng)知道了要使用的類是 ArrayList ，我不能直接 new 一個(gè)對(duì)象然后執(zhí)行里面的方法么？”
當(dāng)然可以！不過(guò)很多場(chǎng)景中，在代碼運(yùn)行之前并不知道需要使用哪個(gè)類，或者說(shuō)在運(yùn)行的時(shí)候才決定使用哪個(gè)類；
比如有這么一個(gè)功能：“調(diào)用阿里云的人臉識(shí)別 API ”；這還不簡(jiǎn)單，參考對(duì)方的 API 文檔，很快就能實(shí)現(xiàn)。
- faceRecognition(Object faceImg){
- //調(diào)用阿里云的人臉識(shí)別 API
- }
上線一個(gè)月后，領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)：“咱公司開(kāi)始和騰訊云合作了，人臉識(shí)別的接口改一下吧”。
- faceRecognition(Object faceImg){
- //調(diào)用騰訊云的人臉識(shí)別 API
- }
修改上線運(yùn)行了兩個(gè)月，領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)：“換回來(lái)吧”... ...
當(dāng)然有聰明的程序員會(huì)想到設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)配置，讓開(kāi)關(guān)決定走哪段代碼邏輯，如果領(lǐng)導(dǎo)哪天想變成亞馬遜云的服務(wù)，繼續(xù)寫 if-else 就好了：
- faceRecognition(Object faceImg){
- if("AL".equals(configStr)){
- //調(diào)用阿里云的人臉識(shí)別 API
- }else if("TX".equals(configStr)){
- //調(diào)用騰訊云的人臉識(shí)別 API
- }else if("AM".equals(configStr)){
- //調(diào)用亞馬遜云的人臉識(shí)別 API
- }
- }
不過(guò)還有一種更好的方法：
1. 定義一個(gè)接口：
- interface FaceRecognitionInterface(){
- faceRecognition(Object faceImg) ;
- }
2. 多個(gè)實(shí)現(xiàn)類：
- class ALFaceRecognition implements FaceRecognitionInterface{
- //調(diào)用阿里云的人臉識(shí)別 API 的實(shí)現(xiàn)
- }
- class TXFaceRecognition implements FaceRecognitionInterface{
- //調(diào)用騰訊云的人臉識(shí)別 API 的實(shí)現(xiàn)
- }
3. 在調(diào)用人臉識(shí)別功能的代碼中：
- String configStr = "讀取配置，走阿里云還是騰訊云";
- FaceRecognitionInterface faceRe = Class.forName(configStr).newInstance();
- faceRe.faceRecognition(faceImg);
如果上面這個(gè)例子，你依然覺(jué)得在調(diào)用方法中做 if-else 判斷，和使用反射實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有差太多，但是如果程序員 A 提供接口，程序員 B 提供實(shí)現(xiàn)，程序員 C 寫客戶端呢？
回憶一下 JDBC 的使用，比如創(chuàng)建一個(gè)連接：
- public Connection getConnection() throws Exception{
- Connection conn = null;
- //初始化驅(qū)動(dòng)類
- Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
- conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://url","root", "admin");
- return conn;
- }
其中：
- 程序員 A 提供接口：Oracle 公司（之前的 Sun）提供 JDBC 標(biāo)準(zhǔn)（接口）。
- 程序員 B 提供實(shí)現(xiàn)：各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商提供針對(duì)自家數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)。
- 程序員 C 寫客戶端：我等碼農(nóng)在 Java 中敲代碼訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。
總結(jié)一下Java 反射的作用：可以設(shè)計(jì)出更為通用和靈活的架構(gòu)，很多框架為了保證其通用性，可以根據(jù)配置加載不用的類，這時(shí)候要用到反射。除此之外：
- 動(dòng)態(tài)代理：在不改變目標(biāo)對(duì)象方法的情況下對(duì)方法進(jìn)行增強(qiáng)，比如使用 AOP 攔截某些方法打印日志，這就需要通過(guò)反射執(zhí)行方法中的內(nèi)容。
- 注解：利用反射機(jī)制，獲取注解并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的行為。
05.用反射的用法
上文中我們知道了 Java 運(yùn)行期的源文件是 class 文件（字節(jié)碼），所以要使用反射，那么就需要獲取到字節(jié)碼文件對(duì)象，在 Java 中，獲取字節(jié)碼文件對(duì)象有三種方式：
- 調(diào)用某個(gè)類的 class 屬性：類名.class
- 調(diào)用對(duì)象的 getClass() 方法：對(duì)象.getClass()
- 使用 Class 類中的 forName() 靜態(tài)方法：Class.forName(類的全路徑) ，建議使用這種方法
java.lang.reflect 類庫(kù)提供了對(duì)反射的支持：
- Field ：可以使用 get 和 set 方法讀取和修改對(duì)象的屬性；
- Method ：可以使用 invoke() 方法調(diào)用對(duì)象中的方法；
- Constructor ：可以用 newInstance() 創(chuàng)建新的對(duì)象。
06.反射的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲取類和對(duì)象中的內(nèi)容，極大地提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性；夸張一些說(shuō)，反射是框架設(shè)計(jì)的靈魂。
缺點(diǎn)：會(huì)有一定的性能損耗，JVM 無(wú)法對(duì)這些代碼進(jìn)行優(yōu)化；破壞類的封裝性。
總之，可能大家在平時(shí)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，感覺(jué)自己并沒(méi)有寫過(guò)反射相關(guān)的代碼，但是在我們用到的各種開(kāi)源框架中，反射無(wú)處不在。
