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java回顾八股文中想起的知识点

web 2025/8/11 19:22:54

java反射原理：

Java 的反射（Reflection）本质上依靠的是 JVM 在运行时保存的类的元数据（Metadata），这些元数据来自 .class 文件中的 Class 文件结构，并由 Class 对象 + java.lang.reflect 包 提供访问入口。

我给你分成几个层次解释，这样你能从底层到应用都搞明白。

1. 反射的定义

反射就是在 运行时 动态获取类的信息，并操作类的属性、方法、构造器，甚至创建对象。
它的特点是：

不需要在编译时就知道具体的类；
运行时可以根据类名、方法名等字符串进行操作。

2. 反射依靠的底层机制

（1）Class 文件中的元数据

当你用 javac 编译 .java 源文件后，会生成 .class 文件。
这个 .class 文件遵循 Java Class File Format（Java虚拟机规范），里面包含了：

类的名称、父类名称
成员变量（字段）的名称、类型、修饰符
方法签名（方法名、参数类型、返回值类型）
注解信息
常量池（字符串、类引用等）

这些信息就是 类的元数据（Metadata）。

（2）JVM 的方法区/元空间（Metaspace）

当 JVM 加载类时（ClassLoader 负责），会把 .class 文件解析后，将类的元数据存储到 方法区（Java 8 以前）或元空间（Java 8 以后）。
这个元数据中保存了类的：
- 字段信息
- 方法信息
- 构造方法信息
- 注解信息
反射就是读取这些元数据来工作的。

（3）`java.lang.Class` 类

每个加载到 JVM 的类，在内存中都会有一个唯一的 Class 对象表示它的类型信息。

Class 对象是反射的入口，你可以通过以下方式获得：

Class<?> clazz1 = Class.forName("com.example.User");
Class<?> clazz2 = User.class;
Class<?> clazz3 = userInstance.getClass();

这个 Class 对象中保存了指向元数据的引用，反射 API 就是通过它去查询和操作元数据。

（4）`java.lang.reflect` 包

反射 API 主要在 java.lang.reflect 包下，比如：
- Field（字段）
- Method（方法）
- Constructor（构造方法）
它们提供了读写属性、调用方法、创建对象等功能。
这些类会通过 native 方法调用 JVM 的底层接口（HotSpot VM 中是 C++ 实现）去访问方法区/元空间的元数据。

3. 流程图

[.java 源代码]↓ 编译
[.class 字节码文件]↓ 类加载器解析（ClassLoader）
[方法区/元空间存放类元数据]↓
[Class对象]  ←→  java.lang.reflect API↓
反射操作（获取字段/方法/构造器、实例化对象、调用方法）

4. 示例：反射依靠元数据访问类

public class User {private String name;public void sayHello() {System.out.println("Hello, " + name);}
}public class ReflectionDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 获取Class对象（依赖类加载器和元数据）Class<?> clazz = Class.forName("User");// 2. 创建实例Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 3. 获取字段并修改（依赖元数据）Field field = clazz.getDeclaredField("name");field.setAccessible(true);field.set(obj, "Tom");// 4. 获取方法并调用（依赖元数据）Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");method.invoke(obj); // 输出：Hello, Tom}
}