【深入JAVA】RTTI與反射
有Java中，我們如何在運行時識別類和對象的信息？有兩種方法，一是傳統的RTTI，另一種是反射。
1.RTTI Run-Time Type Infomation 運行時類型信息
為什麽需要RTTI？
越是優秀的面向對象設計，越是強調高內聚低耦合，正如依賴倒轉原則所說：“無論是高層模塊還是低層模塊，都應該針對抽象編程”。
比如說我們有一個抽象父類：
Shape draw()
以下是三個具體類：
Circle draw()
Square draw()
Triangle draw()
某些情況下，我們持有Shape，但卻遠遠不夠——因為我們想要針對它的具體類型進行特殊處理，然而我們的設計完全針對抽象，所以在當前上下文環境中無法判斷具體類型。
因為RTTI的存在，使得我們在不破壞設計的前提下得以達到目的。
Class類與Class對象
事實上，每一個類都持有其對應的Class類的對象的引用（Object類中的getClass()能讓我們獲取到它），其中包含著與類相關的信息。
非常容易註意到，針對每一個類，編譯Java文件會生成一個二進制.class文件，這其中就保存著該類對應的Class對象的信息。
.class是用於供類加載器使用的文件
Java程序在運行之前並沒有被完全加載，各個部分是在需要時才被加載的。
為了使用類而作的準備包含三步：
- 加載。由類加載器執行，查找字節碼，創建一個
Class對象。 - 鏈接。驗證字節碼，為靜態域分配存儲空間，如果必需的話，會解析這個類創建的對其他類的所有引用（比如說該類持有
static域）。 - 初始化。如果該類有超類，則對其初始化，執行靜態初始化器[註]和靜態初始化塊。
註：原文為static initializers，經查看Thinking in Java，其意應為靜態域在定義處的初始化，如：
static Dog d = new Dog(0);。
所有的類都是在對其第一次使用時，動態加載到JVM中去的。當程序創建第一個對類的靜態成員的引用時，JVM會使用類加載器來根據類名查找同名的.class——一旦某個類的Class對象被載入內存，它就被用來創建這個類的所有對象。構造器也是類的靜態方法，使用new操作符創建新對象會被當作對類的靜態成員的引用。
註意特例：如果一個static final
static final修飾。
Class.forName(String str)
Class類有一個很有用的靜態方法forName(String str)，可以讓我們對於某個類不進行創建就得到它的Class對象的引用，例如這個樣子：
try {
Class toyClass = Class.forName("com.duanze.Toy"); // 註意必須使用全限定名
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
然而，使用forName(String str)有一個副作用：如果Toy類沒有被加載，調用它會觸發Toy類的static子句（靜態初始化塊）。
與之相比，更好用的是類字面常量，像是這樣:
Class toyClass = Toy.class;
支持編譯時檢查，所以不會拋出異常。使用類字面常量創建Class對象的引用與forName(String str)不同，不會觸發Toy類的static子句（靜態初始化塊）。所以，更簡單更安全更高效。
類字面常量支持類、接口、數組、基本數據類型。
×拓展×
Class.forName（String className）使用裝載當前類的類裝載器來裝載指定類。因為class.forName(String className)方法內部調用了Class.forName(className, true, this.getClass().getClassLoader())方法，如你所見，第三個參數就是指定類裝載器，顯而易見，它指定的是裝載當前類的類裝載器的實例，也就是this.getClass().getClassLoader();
你可以選擇手動指定裝載器：
ClassLoader cl = new ClassLoader();
Class c1 = cl.loadClass(String className, boolean resolve );
更詳細的參考
範化的Class引用
通過範型以及通配符，我們能對Class對象的引用進行類型限定，像是：
Class<Integer> intClass = int.class; // 註意右邊是基本數據類型的類字面常量
這樣做的好處是能讓編譯器進行額外的類型檢查。
知道了這一點以後，我們可以把之前的例子改寫一下：
Class toyClass = Toy.class;
Class<?> toyClass = Toy.class;
雖然這兩句是等價的，但從可讀性來說Class<?>要優於Class，這說明編程者並不是由於疏忽而選擇了非具體版本，而是特意選擇了非具體版本。
Class.newInstance()
既然拿到了包含著類信息的Class對象的引用，我們理應可以構造出一個類的實例。Class.newInstance()就是這樣一個方法，比如：
// One
try {
Class<?> toyClass = Class.forName("com.duanze.Toy");
Object obj = toyClass.newInstance();
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
// Two
Class<?> toyClass = Toy.class;
Object obj = toyClass.newInstance();
使用newInstance()創建的類，必須帶有默認構造器。
由於toyClass僅僅只是一個Class對象引用，在編譯期不具備更進一步的類型信息，所以你使用newInstance()時只會得到一個Object引用。如果你需要拿到確切類型，需要這樣做：
Class<Toy> toyClass = Toy.class;
Toy obj = toyClass.newInstance();
但是，如果你遇到下面的情況，還是只能拿到Object引用：
Class<SubToy> subToyClass = SubToy.class;
Class<? super SubToy> upClass = subToy.getSuperclass(); // 希望拿到SubToy的父類Toy的Class對象引用
// This won‘t compile:
// Class<Toy> upClass = subToy.getSuperclass();
// Only produces Object:
Object obj = upClass.newInstance();
雖然從常理上來講，編譯器應該在編譯期就能知道SubToy的超類是Toy，但實際上卻並不支持這樣寫：
// This won‘t compile:
Class<Toy> upClass = subToy.getSuperclass();
而只能夠接受：
Class<? super SubToy> upClass = subToy.getSuperclass(); // 希望拿到SubToy的父類Toy
這看上去有些奇怪，但現狀就是如此，我們惟有接受。好在這並不是什麽大問題，因為轉型操作並不困難。
類型檢查
在進行類型轉換之前，可以使用instanceof關鍵字進行類型檢查，像是：
if ( x instanceof Shape ) {
Shape s = (Shape)x;
}
一般情況下instanceof已經夠用，但有些時候你可能需要更動態的測試途徑:Class.isInstance(Class clz):
Class<Shape> s = Shape.class;
s.isInstance(x);
可以看到，與instanceof相比，isInstance()的左右兩邊都是可變的，這一動態性有時可以讓大量包裹在if else...中的instanceof縮減為一句。
2.反射
不知道你註意到了沒有，以上使用的RTTI都具有一個共同的限制：在編譯時，編譯器必須知道所有要通過RTTI來處理的類。
但有的時候，你獲取了一個對象引用，然而其對應的類並不在你的程序空間中，怎麽辦？（這種情況並不少見，比如說你從磁盤文件或者網絡中獲取了一串字串，並且被告知這一串字串代表了一個類，這個類在編譯器為你的程序生成代碼之後才會出現。）
Class類和java.lang.reflect類庫一同對反射的概念提供了支持。反射機制並沒有什麽神奇之處，當通過反射與一個未知類型的對象打交道時，JVM只是簡單地檢查這個對象，看它屬於哪個特定的類。因此，那個類的.class對於JVM來說必須是可獲取的，要麽在本地機器上，要麽從網絡獲取。所以對於RTTI和反射之間的真正區別只在於：
- RTTI，編譯器在編譯時打開和檢查
.class文件 - 反射，運行時打開和檢查
.class文件
明白了以上概念後，什麽getFields(),getMethods(),getConstructors()之類的方法基本上全都可以望文生義了。
我們可以看一下Android開發中經常用的對於ActionBar，讓Overflow中的選項顯示圖標這一效果是怎麽做出來的：
/*
overflow中的Action按鈕應不應該顯示圖標，
是由MenuBuilder這個類的setOptionalIconsVisible方法來決定的，
如果我們在overflow被展開的時候給這個方法傳入true，
那麽裏面的每一個Action按鈕對應的圖標就都會顯示出來了。
*/
@Override
public boolean onMenuOpened(int featureId, Menu menu) {
if (featureId == Window.FEATURE_ACTION_BAR && menu != null) {
if (menu.getClass().getSimpleName().equals("MenuBuilder")) {
try {
// Boolean.TYPE 同 boolean.class
Method m = menu.getClass().getDeclaredMethod("setOptionalIconsVisible", Boolean.TYPE);
// 通過setAccessible(true)，確保可以調用方法——即使是private方法
m.setAccessible(true);
// 相當於：menu.setOptionalIconsVisible(true)
m.invoke(menu, true);
} catch (Exception e) {
}
}
}
return super.onMenuOpened(featureId, menu);
}
總結：
如果不知道一個對象的準確類型，RTTI會幫助我們調查。但卻有一個限制：類型必須是在編譯期間已知的。而反射使我們能在運行期間探察一個類，RTTI和“反射”之間唯一的區別就是：對RTTI來說，編譯器會在
編譯期打開和檢查.class文件。但對“反射”來說，.class文件在編譯期間是不可使用的，而是由運行時環境打開和檢查 ，我們利用反射機制一般是使用java.lang.reflect包提供給我們的類和方法。
【深入JAVA】RTTI與反射