目录

反射概念

JVM基础

Class对象之源：类的加载过程

反射获取Class对象的三种方法

Class对象的三种常用方法

三种常用方法对应的后续调用

用反射来实现命令执行 

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反射概念

反射（Reflection）是指在程序运行时可以检查、获取和修改类的属性、方法、构造函数等信息，以及在运行时创建对象、调用方法、访问属性等能力。Java 的反射机制提供了一组 API，使得我们可以在运行时动态操作类和对象，而不需要在编译时确定类的类型。

以下是反射机制的主要功能和用途：

1. 获取类的信息：可以通过反射获取类的各种信息，如类名、父类、接口、字段、方法等。
2. 创建对象：可以通过反射在运行时动态创建对象。
3. 调用方法：可以通过反射在运行时调用对象的方法，包括私有方法。
4. 访问和修改属性：可以通过反射在运行时访问和修改对象的属性，包括私有属性。
5. 动态代理：可以使用反射生成动态代理对象，实现 AOP（面向切面编程）等功能。
6. 实现工厂模式和配置文件解析：通过反射可以实现简单工厂模式、工厂方法模式以及解析配置文件来动态加载类。

反射机制的核心类是 java.lang.Class，它表示一个类的元数据信息。通过 Class 类的实例，可以获取类的各种信息，并对该类进行操作。常用的反射类还包括 java.lang.reflect.Method、java.lang.reflect.Field、java.lang.reflect.Constructor 等，它们分别表示类的方法、字段和构造函数。

JVM基础

 

二进制字节码：类基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令

类放在方法区，类的实例化对象放在堆，对象调用方法在栈

Class对象之源：类的加载过程

而反射的核心，就是在类的加载这一步里在JVM堆(heap)中创建的Class对象，其指向方法区中的类元数据信息。

在Java虚拟机中，每个加载的类都会对应一个Class对象，这个Class对象保存了该类的结构信息，比如类的字段、方法、构造函数等。而这些类的结构信息实际上是保存在方法区中的。

同个类的多个实例化对象，共有一个Class对象

反射获取Class对象的三种方法

1.使用类名.class语法：在已知具体类的情况下，可以使用类字面常量的方式获取Class对象。例如，获取String类的Class对象可以使用String.class。

Class<String> stringClass = String.class;

2.调用对象的getClass()方法：对于已经存在的对象，可以通过调用其getClass()方法获取对应的Class对象

String str = "Hello";
Class<? extends String> stringClass = str.getClass();

3.使用Class.forName()方法：当类的名称在编译时无法确定时，可以使用Class.forName()方法根据类的全限定名获取Class对象。该方法需要提供类的全限定名作为参数，并抛出ClassNotFoundException异常。

try {
    Class<?> stringClass = Class.forName("java.lang.String");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

Class对象的三种常用方法

1.获取类的构造函数: getConstructors() 该方法返回一个包含当前类所有公共构造函数的数组。如果想要获取非公共构造函数，可以使用getDeclaredConstructors()方法。

import java.lang.reflect.Constructor;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Class<?> c = String.class;
        Constructor<?>[] constructors = c.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor.getName());
        }
    }
}

2.获取类的方法: getMethods() 该方法返回一个包含当前类以及其父类中所有公共方法的数组。如果想要获取非公共方法，可以使用getDeclaredMethods()方法。

import java.lang.reflect.Method;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Class<?> c = String.class;
        Method[] methods = c.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method.getName());
        }
    }
}

3.获取类的属性: getFields() 该方法返回一个包含当前类以及其父类中所有公共属性的数组。如果想要获取非公共属性，可以使用getDeclaredFields()方法。

import java.lang.reflect.Field;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Class<?> c = String.class;
        Field[] fields = c.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.getName());
        }
    }
}

三种常用方法对应的后续调用

一旦我们通过getConstructors()，getMethods()和getFields()方法获取了类的构造函数、方法和属性数组后，我们就可以通过这些数组中的元素来进一步操作和调用。

1.对构造函数的后续调用方法:
获取构造函数的参数类型：可以使用getParameters()方法获取构造函数的参数信息。
创建对象实例：通过构造函数对象可以使用newInstance(Object... initargs)方法来创建对象实例。

Constructor<?> constructor = constructors[0]; // 假设取第一个构造函数
Class<?>[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes(); // 获取构造函数的参数类型
Object instance = constructor.newInstance("example"); // 通过构造函数创建对象实例

2. 对方法的后续调用方法:

调用方法：使用invoke(Object obj, Object... args)方法来调用方法，第一个参数是对象实例（静态方法可以传入null），后续参数是方法的实际参数。

Method method = methods[0]; // 假设取第一个方法
Object result = method.invoke(instance, "arg1", 123); // 调用方法并获取结果

3.对属性的后续调用方法:
获取和设置属性值：通过Field对象可以使用get(Object obj)和set(Object obj, Object value)方法来获取和设置属性值。

Field field = fields[0]; // 假设取第一个属性
Object value = field.get(instance); // 获取属性值
field.set(instance, "new value"); // 设置属性值

用反射来实现命令执行 

①java.lang.Runtime

java.lang.Runtime的构造方法是私有的，但有一个公开方法getRuntime()来获取Runtime对象。

（在使用invoke(Object obj, Object... args)方法调用方法时，第一个参数obj表示要调用方法的对象实例。如果要调用的方法是静态方法（即不依赖于对象实例），则可以将该参数设置为null。）

Class clazz = Class.forName("java.lang.Runtime");
Object runTime = clazz.getMethod("getRuntime").invoke(null);
clazz.getMethod("exec", String.class).invoke(runTime, "calc");

也可以获取Runtime的私有构造器去构造Runtime对象

Class clazz = Class.forName("java.lang.Runtime");
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
clazz.getMethod("exec", String.class).invoke(constructor.newInstance(), "calc");

②java.lang.ProcessBuilder

ProcessBuilder.start()是另外一种命令执行的方式。

public ProcessBuilder(List command)

Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessBuilder");
clazz.getMethod("start").invoke(clazz.getConstructor(List.class).newInstance(Arrays.asList("calc")));

public ProcessBuilder(String... command)  （String...和String[]等价） 

Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessBuilder");
clazz.getMethod("start").invoke(clazz.getConstructor(String[].class).newInstance(new String[][]{{"calc"}}));

(在调用 newInstance 的时候，因为这个函数本身接收的是一个可变长参数，我们传给
ProcessBuilder 的也是一个可变长参数，二者叠加为一个二维数组 )