Java面试重点之反射机制

一、反射是什么？

允许程序在运行时查询和操作对象的类型信息。通过反射，程序能够在运行时获取对象的类定义信息，如类的名称、方法、字段、注解等，并且可以动态地调用对象的方法或访问其字段，而无需在编译时具体知道对象的类。本质是JVM得到class对象之后，再通过class对象进行反编译，从而获取对象的各种信息。
Java属于先编译再运行的语言，程序中对象的类型在编译期就确定下来了，而当程序在运行时可能需要动态加载某些类，这些类因为之前用不到，所以没有被加载到JVM。通过反射，可以在运行时动态地创建对象并调用其属性，不需要提前在编译期知道运行的对象是谁。

二、为什么反射机制能实现动态获取？

1. Class对象：在Java中，每个类都有一个对应的Class对象，可以通过类名或对象实例的getClass()方法获取。Class对象包含了类的结构信息，如类的方法、属性、构造函数等。

2. 获取类的信息：反射机制允许在运行时通过Class对象来获取类的各种信息，如方法、属性、注解等。通过Class对象的方法，如getMethod()、getField()等，可以获取类的方法、属性等的信息。

3. 调用方法和访问属性：反射机制允许在运行时动态地调用类的方法、访问类的属性。通过Method对象的invoke()方法，可以调用类的方法；通过Field对象的get()、set()方法，可以访问类的属性。

4. 实例化对象：反射机制还可以在运行时动态地实例化对象。通过Class对象的newInstance()方法，可以创建类的实例。

三、反射的用途

很多流行的Java框架，如Spring、Spring Boot和MyBatis等，都广泛使用了反射机制和动态代理。

1. 在Spring和Spring Boot中，通过依赖注入和面向切面编程（AOP），框架能够在运行时动态地管理和配置组件。这通常涉及到在运行时创建对象、调用对象的方法以及处理依赖关系，其中反射机制发挥了关键作用。Spring的核心容器使用反射来实现依赖注入，动态地创建和管理bean。同时，Spring AOP利用动态代理来实现切面的织入，以便在方法调用前后执行额外的逻辑。

2. 在MyBatis中，动态代理也是其实现原理的关键部分。在Mybatis的开发过程中，程序员更加关注 Mapper接口中的方法以及 xxxMapper.xml文件的编写。但是我们仅仅只是写了一个方法名和Sql语句，并且接口是不能被实例化的，那么Mybatis是如何通过 Mapper接口来执行对应的Sql语句呢？

答：MyBatis使用动态代理来创建Mapper接口的实现类，从而避免了手动编写SQL语句和结果集的映射代码。通过动态代理，MyBatis能够在运行时根据Mapper接口的方法动态地生成SQL并执行数据库操作。具体来说，通过 sqlSession.getMapper(UserMapper.class) 方法获取 Mapper 接口的实例时，实际上是通过动态代理生成了一个符合 Mapper 接口定义的实现类，并将其返回给调用者。这样可以在运行时动态地生成 SQL 语句，实现与 Mapper 接口方法的映射，从而将 Mapper 接口与实际的 SQL 实现解耦。
下面是一个简单的示例，演示了如何在MyBatis中使用XML文件定义SQL语句：

（1）创建XML文件：首先，创建一个XML文件，通常以.xml为后缀，用于定义SQL映射。在该文件中，可以定义SQL语句以及参数映射、结果映射等信息。

java"><!-- UserMapper.xml -->
<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper"><select id="getUserById" resultType="com.example.model.User">SELECT * FROM users WHERE id = #{id}</select>
</mapper>

（2）创建Mapper接口：然后，创建一个Java接口，用于与XML文件进行关联。该接口中定义的方法名称和XML文件中定义的SQL语句的id相对应。

java">// UserMapper.java
package com.example.mapper;import com.example.model.User;public interface UserMapper {User getUserById(int id);
}

（3）配置MyBatis：在MyBatis的配置文件中，通常是mybatis-config.xml，配置MyBatis扫描XML文件的位置，并将其与对应的Mapper接口进行关联。

java"><!-- mybatis-config.xml -->
```xml
```xml
```xml
```xml

（4）使用Mapper接口：最后，在应用程序中通过MyBatis的SqlSession对象来获取Mapper接口的实例，并调用定义的方法执行SQL语句。

java">// 使用Mapper接口执行SQL语句
SqlSession sqlSession = ...; // 获取SqlSession对象
UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
User user = userMapper.getUserById(123);

3. Java 中的一大利器注解的实现也用到了反射。为什么使用 Spring 的时候，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？

答：在Spring框架中，@Component注解用于标识一个类作为Spring管理的组件，也就是所谓的Spring Bean。当Spring容器启动时，它会扫描类路径下的所有组件，并根据注解的配置将它们实例化为Bean，然后将它们管理起来。这样，我们就可以在应用程序中通过依赖注入的方式来使用这些Bean。
而@Value注解用于从外部配置文件中读取值，并将这些值注入到标记了该注解的字段或方法参数中。通过在配置文件中设置对应的键值对，Spring在启动时会解析配置文件，并将对应的值注入到使用了@Value注解的位置。

4.JDBC(Class.forName导致类加载)

如果只是希望一个类的静态代码块执行，其它代码不执行，可以使用：

java">Class.forName("完整类名");

这个方法的执行会导致类加载，类加载时，静态代码块执行。
还有其他用途就不一一列举了。

四、反射的重要类和要注意的问题：

在这里插入图片描述
性能问题：反射操作通常比非反射代码慢，因为它需要在运行时解析相关的类信息。
安全问题：使用反射可以访问和修改类的私有成员，这可能会破坏封装性，导致安全隐患。
复杂性：反射代码通常比直接代码复杂，可能难以阅读和维护。