高级 Java 思考笔记之反射的基本原理之一
原来我一直将java当做不用delete的高级c++来用，但是思考射最近在工作上遇到一些问题，发现这样的笔记做法不管用，因为工作上遇到的基本java代码采用了很多框架，例如spring boot之类。原理当我想深入了解这些框架的高级设计原理时发现，如果不了解java的思考射高级语法特性，这些框架的笔记设计思维或运行方式根本就无法理解。
后来稍微调查一下发现，基本自从java8之后，原理java的高级语法发生了巨大的变化，代码的思考射设计模式也不再像以前“不用delete的c++”，参照原来c++的笔记思维去解读java代码已经行不通了，于是基本重新学习，顺便在学习和思考中做一些总结输出。原理
java新增语法特征中，有较为抽象的一部分叫反射，其实说白了就是用程序来控制程序。java将一切概念都包含在类中，服务器托管于是对应每一个具体类，语言体系还为特定的具体类生成了描述其特性的抽象类，例如我们定义了如下一个类：
static public class HelloWorld { public void sayHelloWorld1(String s) { System.out.println("say hello world 1!: " + s); } public void sayHelloWorld2(int i) { System.out.println("say hello world 2: " + i); } protected void sayHelloWorld3() { System.out.println("say hello world3"); } private void sayHelloworld4() { System.out.println("say hello world4"); } public String field1 = "hello"; protected int field2 = 1; private int field3 = 2; }这个类里面有公有，保护，私有等几个方法，虚拟机在为这个类生成字节码时，还构建了另一个类，用于描述这个类的类，可以称为它的源类，后者用来描述前者在编程语言上的特性，例如它包含了哪些方法，这些方法对应的参数，返回值，公有私有等，如果把一个类比作人，那么反射其实就是x光扫描，它把你内外的具体细节都暴露出来，我们看看怎么用反射来解读上面定义的类：
public static void manipulateHelloWorldClass(Object obj) { Class cls = obj.getClass(); //打印出类对象对应的类名 System.out.println("object class name: " + cls.getName()); //返回实例对应的类所声明的所有函数 Method[] methods = cls.getDeclaredMethods(); for (Method method : methods) { System.out.println("delcared method name: " + method.getName()); } } public static void main(String[] args) { HelloWorld helloWorld = new HelloWorld(); manipulateHelloWorldClass(helloWorld); }上面代码运行后输出结果如下：
可以看到，代码打印出helloword实例对象在编程语言上的信息，云南idc服务商例如上面代码就打印出它对应类的名字，都有哪些方法等等，在Java语言中Class类也叫原类，它用来解析所有实例对应类在编程语法上的信息，每个实例对应的类都能得到一个Class类对应的实例，就像代码中那样，这个实例能够查询对应类有哪些方法，定义了哪些字段.
代码中调用了getDeclaredMethods来获得实例所对应类在定义时声明的所有方法，Class类还有一个方法叫getMethods，它返回实例对应类自己在定义时所声明的公有方法，以及继承过来的所有公有方法。
反射机制一个很重要的作用就是能够查询给定实例是否有特定接口，然后调用相关接口，代码如下：
public static void callMethod(Object obj) { Class cls = obj.getClass(); try { Method method = cls.getMethod("sayHelloWorld1", new Class[] { String.class}); method.invoke(obj, new Object[]{ "hello world"}); method = cls.getMethod("sayHelloWorld2", new Class[] { int.class}); method.invoke(obj, new Object[]{ new Integer(123)}); } catch(NoSuchMethodException e) { e.printStackTrace();; } catch (IllegalAccessException e) { throw new IllegalArgumentException("Insufficient access permissions to call" + "setColor(:Color) in class " + cls.getName()); } catch (InvocationTargetException ex) { throw new RuntimeException(ex); } } public static void main(String[] args) { HelloWorld helloWorld = new HelloWorld(); // manipulateHelloWorldClass(helloWorld); callMethod(helloWorld); }上面代码执行后结果如下所示：
我们可以体会到，c++是不会有这种特性的，java由于具备了这种反射机制，使得它能够用来开发很多框架，在java世界里形形色色的框架特别多，这跟它在语法上支持反射不无关系，类似spring boot这些java程序员绝对必须要掌握的站群服务器框架，它的设计就大量使用了反射机制。
使用反射功能还可以很好的实现类实例的序列化，当我们想要将一个类实例的信息从内存存储到硬盘时，我们就需要将类实例当前内部各个字段的信息存储到文件里，以后需要的时候再从文件中读出，然后利用读到的数据重新把类的实例new出来，因此实现序列化第一步就是要获得类实例所有字段的数据，相应代码如下：
import java.lang.reflect.*; import java.util.*; public class Serializer { public static Field[] getInstanceVariable(Object obj) { Class cls = obj.getClass(); List accumFields = new LinkedList(); while (cls != null) { //获得实例对应类所声明的全部字段 Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { accumFields.add(field); //将字段对应的元类对象存储起来 } cls = cls.getSuperclass(); //获得父类对象 } } }代码中要注意到，实例化一个类实例时，还需要考虑这个类的继承关系，如果它有父类的话，我们还需要取得其父类的字段对应的信息，所以代码中使用getSupperclass方法获得实例对应类的父类的源类对象。
前面代码中我们看到，Field类对应的getModifier能返回字段的修饰属性，也就是字段是public, private, protected , static, native等等，它返回的是一个2的指数幂数值，实际上它对应一个16比特位数值，当字段属于哪种情况，就在相应的比特位上设置为1，因为字段的属性总共有16种，因此getModifier返回一个2字节的整数。
得到这个数值后，我们再调用一系列方法获得其属性，例如isPublic返回字段是否是public类型，isPrivate返回字段是否为private类型等。由于我们在序列化一个实例时，不用关注那些静态变量，因为静态变量的值是写死的，因此需要对上面的代码进行修改，忽略掉那些被static修饰的字段:
import java.lang.reflect.*; import java.util.*; public class Serializer { public static Field[] getInstanceVariable(Object obj) { Class cls = obj.getClass(); List accumFields = new LinkedList(); while (cls != null) { //获得实例对应类所声明的全部字段 Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { //确保字段不是static类型 if(!Modifier.isStatic(field.getModifiers())) { accumFields.add(field); } } cls = cls.getSuperclass(); //获得父类对象 } Field[] retvalue = new Field[accumFields.size()]; return (Field[])accumFields.toArray(retvalue); } }这里还有很多问题需要考虑，例如序列化实例时，我们需要获取类实例里面字段的值，但是如果字段属性是private或者protected时，我们就不能直接从类实例中读取字段内容，同时如果字段对应的是数组类型，那么我们还得采取特定的处理方法，为了防止文章长度过长令人看不下去，我们把这些内容总结再下一篇。