Java 反射机制（一）

　　阅读《Core Java Volume I --- Fundamentals》反射部分，总觉得许多概念艰涩难懂、模棱两可。我想造成这个结果的主要原因可能是Cay S. Horstmann和Gary Cornell这两位大牛认为阅读本书的读者可能并不具备深入了解Java虚拟机技术的知识基础或根本没有精力去啃《深入Java虚拟机》这本经典巨著，为了能够介绍反射概念又不至于让读者大量阅读文献资料，因此有些东西（可能这些内容就是一门系统的课程）只能这么轻飘飘地一笔带过。如果是你是一个有心人，对书中的字眼加以琢磨，仍然会得到很大的收获和提升。

　　本文主要对《Core Java Volume I --- Fundamentals》中以下概念加以解释：

　　1. 反射、反射库、反射机制

　　2. 动态加载类、静态加载类

　　3. Class类

一、Java 反射概念

　　Java反射概念涉及到反射、反射库、反射机制这几个核心词。

　　1）反射(Reflective)

　　《Core Java》中文第9版中这么定义：能够分析类能力的程序称为反射（reflective）。带着对这句定义的反对想法，查阅了《Core Java》英文第9版，情况如下图所示。显然直译结果是没有任何问题的，那么也就是说：反射指对相应类具有检查、访问、修改能力的程序。

　　

　　

　　2）反射库(Reflection Library)

　 The reflection library gives you a very rich and elaborate toolset to write programs that manipulate Java code dynamically.

　　反射库指的是 java.lang.reflect 包中相应的类及接口。

　　3）反射机制(Reflection Mechanism)

　　绝大多数文献资料，貌似都对反射与反射机制这两个概念几乎不区别，就像指针和指针变量这般。但是显然这两者在单词上，无论是中文还是英文都是有区别的。个人认为反射机制强调的是反射实现过程或者其内容；而反射则强调程序本身，是一个比较整体的概念。

二、JVM 类加载机制

　　此处不是想详细讲明JVM如何通过各种类装载器（例如ClassLoader）对字节码如何加载以及加载顺序问题。而是想谈谈两个概念：静态加载类、动态加载类。如果读者经常使用IDE工具开发Java程序，对JVM静态加载、动态加载的区别或许会感受不深；而如果使用普通的记事本进行编译、解释则会帮助你对Java体系有更好的理解。

　　1）静态加载类

　　指的是在通过javac编译Java程序时需要将可能需要的类都加载一遍，否则编译器将不能通过编译。此种情况是不使用Java反射机制产生的情况。

　　2）动态加载类

　　指的是在用javac编译Java程序时不必要将所有类都加载，即不全部加载可能需要类也能通过编译。不过，在运行时环境中，程序会根据实际需要的内容装载相应的字节码文件。因此，Java反射机制使用的动态加载类方式明显比静态加载类要优异，具有交互性优异等特点。

三、Java Class类

　　Java的Class类内容定义在java.lang.Class中。由于网上资料解释不清以及对Class类的理解具有哲学高度等原因，读者往往会对Class类具有一定的理解困难。

　　网上资料通常会说，Java语言中，万物皆对象（除static、primitive types外），所有的类都是java.lang.Class类的对象诸如此类等等的概念。那么该如何理解这些概念呢？

　　本文将从另一个视角带读者认识Class类。根据《Core Java》英文第9版中的一段话来进入这篇文章所要阐述的最重要观点。



　　在你的程序运行期间，Java运行时系统总会为对象维持一个运行时类型标志。这个运行时类型标志跟踪每一个对象所属相应类的信息。Java虚拟机使用这些运行时类型信息来选择执行合适的方法。

　　然而，你也能够通过专门的Java类来访问运行时类型信息。持有这些运行时类型标志信息的类就是这个有点令人不知所措的Class。Object类中的getClass()方法返回Class类型的实例。

　　看完我翻译完的这段话后，不知你是否已经略微了解Class类了呢？其实我个人是很讨厌有人把Class Type翻译成类类型，觉得这就像在扯淡。Class类型（或Class Type）本身能够清楚表明意思，但是类类型其实是一个很令人费解的词。

　　通过一幅"截肢"过的JVM运行时系统图或许能够比较形象地说明这个问题。当然图画的不太完整，略微用文字描述一下。



　　如果我们现在有一个类Human，创建其对象Human hm = new Human();那么这句话大致是依次干了如下几件事：

　　a）JVM通过类装载器，先装入系统预定义的类字节码，然后装入自定义的类Human字节码到方法区。

　　b）然后开始创建对象，将对象静态成员变量、方法保存在Class类中，将方法做成一张查询的虚表。

　　c）在非栈（堆）中用一个指针指向方法区的虚表，并将对象其余属性也装入非栈（堆）中。

　　d）在虚拟机堆中对象生成一个hash值，即对象的句柄。这个句柄值被浅拷贝到虚拟机栈中储存。

　　当然，必须说明：上述的只是一种帮助理解的简化模型，真实的情况并非如此，而且复杂地多。

　　回到问题本身，Class类本身就是一种最泛化的概念。看它的名字"Class"就能够体会到，人类已经无法用别的名字来表述所有类的共性了，因而就用Class来表示所有class的共性。Class是所有具体class的抽象，反过来，也就是说具体class类都是Class的具体实例，即有了对象的概念。

　　不得不提的是，正式因为有了Java反射机制，才有了Java泛型编程的广泛应用。具体的内容将会在后续的文章中细说。

　　

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