反射的概念

反射的概念是由Smith在1982年首次提出的，主要是指程式可以訪問、檢測和修改它本身狀態或行為的一種能力。這一概念的提 出很快引發了電腦科學領域關於應用反射性的研究。它首先被程式語言的設計領域所採用,並在Lisp和麵向物件方面取得了成績。其中 LEAD/LEAD++ 、OpenC++ 、MetaXa和OpenJava等就是基於反射機制的語言。最近，反射機制也被應用到了視窗系統、作業系統和檔案系統中。

反射本身並不 是一個新概念，儘管電腦科學賦予了反射概念新的含義。在電腦科學領域，反射是指一類應用，它們能夠自描述和自控制。也就是說，這類應用通過採用某種機 制來實現對自己行為的描述（self-representation）和監測（examination），並能根據自身行為的狀態和結果，調整或修改應用 所描述行為的狀態和相關的語義。

Java中的類反射：

Reflection 是 Java 程式開發語言的特徵之一，它允許執行中的 Java 程式對自身進行檢查，或者說“自審”，並能直接操作程式的內部屬性和方法。Java 的這一能力在實際應用中用得不是很多，但是在其它的程式設計語言中根本就不存在這一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就沒有辦法在程式中獲得函式定義相關的資訊。
Reflection 是 Java 被視為動態（或準動態）語言的關鍵，允許程式於執行期 Reflection APIs 取得任何已知名稱之 class 的內部資訊，包括 package、type parameters、superclass、implemented interfaces、inner classes, outer class, fields、constructors、methods、modifiers，並可於執行期生成instances、變更 fields 內容或喚起 methods。

Java類反射中所必須的類

Java的類反射所需要的類並不多，它們分別是：Field、Constructor、Method、Class、Object，下面我將對這些類做一個簡單的說明。
Field類：提供有關類或介面的屬性的資訊，以及對它的動態訪問許可權。反射的欄位可能是一個類（靜態）屬性或例項屬性，簡單的理解可以把它看成一個封裝反射類的屬性的類。
Constructor類：提供關於類的單個構造方法的資訊以及對它的訪問許可權。這個類和Field類不同，Field類封裝了反射類的屬性，而Constructor類則封裝了反射類的構造方法。
Method類：提供關於類或介面上單獨某個方法的資訊。所反映的方法可能是類方法或例項方法（包括抽象方法）。 這個類不難理解，它是用來封裝反射類方法的一個類。
Class類：類的例項表示正在執行的 Java 應用程式中的類和介面。列舉是一種類，註釋是一種介面。每個陣列屬於被對映為 Class 物件的一個類，所有具有相同元素型別和維數的陣列都共享該 Class 物件。

Object類：每個類都使用 Object 作為超類。所有物件（包括陣列）都實現這個類的方法。

反射的功能

獲取一個物件的類資訊. 
獲取一個類的訪問修飾符、成員、方法、構造方法以及超類的資訊. 

呼叫一個類或者例項的方法。
檢獲屬於一個介面的常量和方法宣告. 
建立一個直到程式執行期間才知道名字的類的例項. 
獲取並設定一個物件的成員，甚至這個成員的名字是在程式執行期間才知道. 
檢測一個在執行期間才知道名字的物件的方法 

反射實現

class物件存放在Java堆中，每個class都需要被相應的類載入器載入。類要想使用，必須用類載入器載入，所以需要載入器。反射機制，不是每次都去重新反射，而是提供了cache，每次都會需要類載入器去自己的cache中查詢，如果可以查到，則直接返回該類。

Jvm如何通過類載入器載入類呢？類載入器分為BootStrap Class Loader(引導類載入器)，Extensions Class Loader (擴充套件類載入器),App ClassLoader(或System Class Loader)，以及Custom ClassLoader(使用者自定義類載入器)。其載入過程中會先檢查類是否被已載入，檢查順序是自底向上，從Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐層檢查，只要某個classloader已載入就視為已載入此類，保證此類只所有ClassLoader載入一次。而載入的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試載入此類。

       在forName方法中，呼叫了ClassLoader.loadClass方法來完成類的反射。根據類載入器的特殊性，流程如下：

先檢查自己是否已經載入過該類，如果載入過，則直接返回該類，若沒有則呼叫父類的loadClass方法，如果父類中沒有，則執行findClass方法去嘗試載入此類，也就是我們通常所理解的片面的"反射"了。這個過程主要通過ClassLoader.defineClass方法來完成。defineClass 方法將一個位元組陣列轉換為 Class 類的例項（任何類的物件都是Class類的物件）。簡單說，在執行期間，如果我們要產生某個類的物件，Java虛擬機器（JVM）會檢查該型別的Class物件是否已被載入。如果沒有被載入，JVM會根據類的名稱找到.class檔案並載入它。一旦某個型別的Class物件已被載入到記憶體，就可以用它來產生該型別的所有物件。

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總結

1. 反射，是指程式可以訪問、檢測或者修改它本身狀態或行為的一種能力；反射機制允許程式在執行時獲取任意一個類自身的定義資訊；例如，可以實現動態建立類的物件、變更屬性的內容或執行特定的方法功能。從而使Java具有動態語言的特性，增強了程式的靈活性和可移植性。

2. 反射的作用。Java的反射機制主要用於實現以下功能：

• 在執行時判斷任意一個物件屬性的型別；
• 在執行時構造任意一個類的物件；
• 在執行時判斷任意一個類所具有的屬性/成員變數和方法；
• 在執行時呼叫任意一個物件的方法，甚至可以呼叫private方法；

    注意：以上功能都是在執行環境中，而不是在編譯時環境中。

3. Java反射機制API：

  Java語言中的反射機制提供一種動態連結程式元件的多功能方法，它允許程式建立和控制任何類的物件，無需提前硬編碼目標類。這些特性使得反射特別適用於建立以普通方式與物件協作的庫。

• Class類：代表一個類；
• Filed類：代表類的成員變數；
• Method類：代表類的方法；
• Constructor類：代表類的構造方法；
• Array類：提供了動態建立陣列及訪問陣列元素的靜態方法。該類中的所有方法都是靜態的。

反射在效能方面會有一定的損耗，用於欄位和方法接入時反射要遠慢於直接寫程式碼。如果它作為程式執行中相對很少涉及的部分將不會造成影響，因此即使測試最壞情況下的計時圖顯示的反射操作也只耗用幾微秒。