什么是反射？

反射就是Reflection，Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。

正常情况下，如果我们要调用一个对象的方法，或者访问一个对象的字段，通常会传入对象实例： :::info // Main.java
import com.itranswarp.learnjava.Person;
public class Main {
String getFullName(Person p) {
return p.getFirstName() + “ “ + p.getLastName();
}
} ::: 但是，如果不能获得Person类，只有一个Object实例，比如这样： :::info String getFullName(Object obj) {
return ???
} ::: 怎么办？有小伙伴会说：那就强制转型啊！ :::info String getFullName(Object obj) {
Person p = (Person) obj;
return p.getFirstName() + “ “ + p.getLastName();
} ::: 强制转型的时候，你会发现一个问题：编译上面的代码，仍然需要引用Person类。不然，去掉import语句，你看能不能编译通过？
所以，反射是为了解决在运行期，对某个实例一无所知的情况下，如何调用其方法。
image.png

Class类

除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）。例如：

  • String
  • Object
  • Runnable
  • Exception
  • …

仔细思考，我们可以得出结论：class（包括interface）的本质是数据类型（Type）。无继承关系的数据类型无法赋值： :::info Number n = new Double(123.456); // OK
String s = new Double(123.456); // compile error! ::: 而class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时，将其加载进内存。

每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例，并关联起来。注意：这里的Class类型是一个名叫Class的class。它长这样： :::info public final class Class {
private Class() { }
} ::: 以String类为例，当JVM加载String类时，它首先读取String.class文件到内存，然后，为String类创建一个Class实例并关联起来： :::info Class cls = new Class(String); ::: 这个Class实例是JVM内部创建的，如果我们查看JDK源码，可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。

所以，JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）：

  2. ┌───────────────────────────┐
  3. │      Class Instance       │──────> String
  4. ├───────────────────────────┤
  5. │name = "java.lang.String"  │
  6. └───────────────────────────┘
  7. ┌───────────────────────────┐
  8. │      Class Instance       │──────> Random
  9. ├───────────────────────────┤
  10. │name = "java.util.Random"  │
  11. └───────────────────────────┘
  12. ┌───────────────────────────┐
  13. │      Class Instance       │──────> Runnable
  14. ├───────────────────────────┤
  15. │name = "java.lang.Runnable"│
  16. └───────────────────────────┘

一个Class实例包含了该class的所有完整信息：

  2. ┌───────────────────────────┐
  3. │      Class Instance       │──────> String
  4. ├───────────────────────────┤
  5. │name = "java.lang.String"  │
  6. ├───────────────────────────┤
  7. │package = "java.lang"      │
  8. ├───────────────────────────┤
  9. │super = "java.lang.Object" │
  10. ├───────────────────────────┤
  11. │interface = CharSequence...│
  12. ├───────────────────────────┤
  13. │field = value[],hash,...   │
  14. ├───────────────────────────┤
  15. │method = indexOf()...      │
  16. └───────────────────────────┘

由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例，并在实例中保存了该class的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个Class实例，我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。

这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。
如何获取一个class的Class实例？有三个方法：
方法一：直接通过一个class的静态变量class获取： :::info Class cls = String.class; ::: 方法二：如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取： :::info String s = “Hello”;
Class cls = s.getClass(); ::: 方法三：如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取： :::info Class cls = Class.forName(“java.lang.String”); ::: 因为Class实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例： :::info Class cls1 = String.class;
String s = “Hello”;
Class cls2 = s.getClass();
boolean sameClass = cls1 == cls2; // true ::: 注意一下Class实例比较和instanceof的差别： :::info Integer n = new Integer(123);
boolean b1 = n instanceof Integer; // true，因为n是Integer类型
boolean b2 = n instanceof Number; // true，因为n是Number类型的子类
boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true，因为n.getClass()返回Integer.class
boolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false，因为Integer.class!=Number.class ::: 用instanceof不但匹配指定类型，还匹配指定类型的子类。而用==判断class实例可以精确地判断数据类型，但不能作子类型比较。

通常情况下，我们应该用instanceof判断数据类型，因为面向抽象编程的时候，我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class的时候，我们才使用==判断class实例。

因为反射的目的是为了获得某个实例的信息。因此，当我们拿到某个Object实例时，我们可以通过反射获取该Object的class信息： :::info void printObjectInfo(Object obj) {
Class cls = obj.getClass();
} ::: 要从Class实例获取获取的基本信息，参考下面的代码：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         printClassInfo("".getClass());
  4.         printClassInfo(Runnable.class);
  5.         printClassInfo(java.time.Month.class);
  6.         printClassInfo(String[].class);
  7.         printClassInfo(int.class);
  8.     }
  10.     static void printClassInfo(Class cls) {
  11.         System.out.println("Class name: " + cls.getName());
  12.         System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
  13.         if (cls.getPackage() != null) {
  14.             System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
  15.         }
  16.         System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
  17.         System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
  18.         System.out.println("is array: " + cls.isArray());
  19.         System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
  20.     }
  21. }

s :::success

::: 注意到数组（例如String[]）也是一种类，而且不同于String.class，它的类名是[Ljava.lang.String;。此外，JVM为每一种基本类型如int也创建了Class实例，通过int.class访问。

如果获取到了一个Class实例，我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例： :::info // 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance(); ::: 上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例，它的局限是：只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。

动态加载

JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。例如：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         if (args.length > 0) {
  4.             create(args[0]);
  5.         }
  6.     }
  8.     static void create(String name) {
  9.         Person p = new Person(name);
  10.     }
  11. }

当执行Main.java时，由于用到了Main，因此，JVM首先会把Main.class加载到内存。然而，并不会加载Person.class，除非程序执行到create()方法，JVM发现需要加载Person类时，才会首次加载Person.class。如果没有执行create()方法，那么Person.class根本就不会被加载。

这就是JVM动态加载class的特性。

动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性，我们才能在运行期根据条件加载不同的实现类。例如，Commons Logging总是优先使用Log4j，只有当Log4j不存在时，才使用JDK的logging。利用JVM动态加载特性，大致的实现代码如下：

  1. LogFactory factory = null;
  2. if (isClassPresent("org.apache.logging.log4j.Logger")) {
  3.     factory = createLog4j();
  4. } else {
  5.     factory = createJdkLog();
  6. }
  8. boolean isClassPresent(String name) {
  9.     try {
  10.         Class.forName(name);
  11.         return true;
  12.     } catch (Exception e) {
  13.         return false;
  14.     }
  15. }

这就是为什么我们只需要把Log4j的jar包放到classpath中，Commons Logging就会自动使用Log4j的原因。

本章小结

JVM为每个加载的class及interface创建了对应的Class实例来保存class及interface的所有信息；
获取一个class对应的Class实例后，就可以获取该class的所有信息；
通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）；
JVM总是动态加载class，可以在运行期根据条件来控制加载class。

访问字段

对任意的一个Object实例，只要我们获取了它的Class，就可以获取它的一切信息。

我们先看看如何通过Class实例获取字段信息。Class类提供了以下几个方法来获取字段：

  • Field getField(name)：根据字段名获取某个public的field（包括父类）
  • Field getDeclaredField(name)：根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）
  • Field[] getFields()：获取所有public的field（包括父类）
  • Field[] getDeclaredFields()：获取当前类的所有field（不包括父类）

我们来看一下示例代码：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Class stdClass = Student.class;
  4.         // 获取public字段"score":
  5.         System.out.println(stdClass.getField("score"));
  6.         // 获取继承的public字段"name":
  7.         System.out.println(stdClass.getField("name"));
  8.         // 获取private字段"grade":
  9.         System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));
  10.     }
  11. }
  13. class Student extends Person {
  14.     public int score;
  15.     private int grade;
  16. }
  18. class Person {
  19.     public String name;
  20. }

s :::success public int Student.score
public java.lang.String Person.name
private int Student.grade ::: 上述代码首先获取Student的Class实例，然后，分别获取public字段、继承的public字段以及private字段，打印出的Field类似： :::info public int Student.score
public java.lang.String Person.name
private int Student.grade ::: 一个Field对象包含了一个字段的所有信息：

  • getName()：返回字段名称，例如，”name”；
  • getType()：返回字段类型，也是一个Class实例，例如，String.class；
  • getModifiers()：返回字段的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。

以String类的value字段为例，它的定义是： :::info public final class String {
private final byte[] value;
} ::: 我们用反射获取该字段的信息，代码如下： :::info Field f = String.class.getDeclaredField(“value”);
f.getName(); // “value”
f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
int m = f.getModifiers();
Modifier.isFinal(m); // true
Modifier.isPublic(m); // false
Modifier.isProtected(m); // false
Modifier.isPrivate(m); // true
Modifier.isStatic(m); // false :::

获取字段值

利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步，我们还可以拿到一个实例对应的该字段的值。

例如，对于一个Person实例，我们可以先拿到name字段对应的Field，再获取这个实例的name字段的值：

  1. public class Main {
  3.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  4.         Object p = new Person("Xiao Ming");
  5.         Class c = p.getClass();
  6.         Field f = c.getDeclaredField("name");
  7.         Object value = f.get(p);
  8.         System.out.println(value); // "Xiao Ming"
  9.     }
  10. }
  12. class Person {
  13.     private String name;
  15.     public Person(String name) {
  16.         this.name = name;
  17.     }
  18. }

s :::success

::: 上述代码先获取Class实例，再获取Field实例，然后，用Field.get(Object)获取指定实例的指定字段的值。

运行代码，如果不出意外，会得到一个IllegalAccessException，这是因为name被定义为一个private字段，正常情况下，Main类无法访问Person类的private字段。要修复错误，可以将private改为public，或者，在调用Object value = f.get(p);前，先写一句： :::info f.setAccessible(true); ::: 调用Field.setAccessible(true)的意思是，别管这个字段是不是public，一律允许访问。

可以试着加上上述语句，再运行代码，就可以打印出private字段的值。

有童鞋会问：如果使用反射可以获取private字段的值，那么类的封装还有什么意义？

答案是正常情况下，我们总是通过p.name来访问Person的name字段，编译器会根据public、protected和private决定是否允许访问字段，这样就达到了数据封装的目的。

而反射是一种非常规的用法，使用反射，首先代码非常繁琐，其次，它更多地是给工具或者底层框架来使用，目的是在不知道目标实例任何信息的情况下，获取特定字段的值。

此外，setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager，那么它会根据规则进行检查，有可能阻止setAccessible(true)。例如，某个SecurityManager可能不允许对java和javax开头的package的类调用setAccessible(true)，这样可以保证JVM核心库的安全。

设置字段值

通过Field实例既然可以获取到指定实例的字段值，自然也可以设置字段的值。

设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的，其中第一个Object参数是指定的实例，第二个Object参数是待修改的值。示例代码如下：

  1. public class Main {
  3.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  4.         Person p = new Person("Xiao Ming");
  5.         System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
  6.         Class c = p.getClass();
  7.         Field f = c.getDeclaredField("name");
  8.         f.setAccessible(true);
  9.         f.set(p, "Xiao Hong");
  10.         System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
  11.     }
  12. }
  14. class Person {
  15.     private String name;
  17.     public Person(String name) {
  18.         this.name = name;
  19.     }
  21.     public String getName() {
  22.         return this.name;
  23.     }
  24. }

s :::success

::: 运行上述代码，打印的name字段从Xiao Ming变成了Xiao Hong，说明通过反射可以直接修改字段的值。
同样的，修改非public字段，需要首先调用setAccessible(true)。

本章小结

Java的反射API提供的Field类封装了字段的所有信息：
通过Class实例的方法可以获取Field实例：getField()，getFields()，getDeclaredField()，getDeclaredFields()；
通过Field实例可以获取字段信息：getName()，getType()，getModifiers()；
通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段，如果存在访问限制，要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。
通过反射读写字段是一种非常规方法，它会破坏对象的封装。

调用方法

我们已经能通过Class实例获取所有Field对象，同样的，可以通过Class实例获取所有Method信息。Class类提供了以下几个方法来获取Method：

  • Method getMethod(name, Class…)：获取某个public的Method（包括父类）
  • Method getDeclaredMethod(name, Class…)：获取当前类的某个Method（不包括父类）
  • Method[] getMethods()：获取所有public的Method（包括父类）
  • Method[] getDeclaredMethods()：获取当前类的所有Method（不包括父类）

我们来看一下示例代码：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Class stdClass = Student.class;
  4.         // 获取public方法getScore，参数为String:
  5.         System.out.println(stdClass.getMethod("getScore", String.class));
  6.         // 获取继承的public方法getName，无参数:
  7.         System.out.println(stdClass.getMethod("getName"));
  8.         // 获取private方法getGrade，参数为int:
  9.         System.out.println(stdClass.getDeclaredMethod("getGrade", int.class));
  10.     }
  11. }
  13. class Student extends Person {
  14.     public int getScore(String type) {
  15.         return 99;
  16.     }
  17.     private int getGrade(int year) {
  18.         return 1;
  19.     }
  20. }
  22. class Person {
  23.     public String getName() {
  24.         return "Person";
  25.     }
  26. }

s :::success Note: Main.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
public int Student.getScore(java.lang.String)
public java.lang.String Person.getName()
private int Student.getGrade(int) ::: 上述代码首先获取Student的Class实例，然后，分别获取public方法、继承的public方法以及private方法，打印出的Method类似： :::info public int Student.getScore(java.lang.String)
public java.lang.String Person.getName()
private int Student.getGrade(int) ::: 一个Method对象包含一个方法的所有信息：

  • getName()：返回方法名称，例如：”getScore”；
  • getReturnType()：返回方法返回值类型，也是一个Class实例，例如：String.class；
  • getParameterTypes()：返回方法的参数类型，是一个Class数组，例如：{String.class, int.class}；
  • getModifiers()：返回方法的修饰符，它是一个int，不同的bit表示不同的含义。

    调用方法

    当我们获取到一个Method对象时，就可以对它进行调用。我们以下面的代码为例： :::info String s = “Hello world”;
    String r = s.substring(6); // “world” ::: 如果用反射来调用substring方法，需要以下代码： ```java public class Main { public static void main(String[] args) throws Exception {
    1.   // String对象:
    2.   String s = "Hello world";
    3.   // 获取String substring(int)方法，参数为int:
    4.   Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
    5.   // 在s对象上调用该方法并获取结果:
    6.   String r = (String) m.invoke(s, 6);
    7.   // 打印调用结果:
    8.   System.out.println(r);
    } }
  1. s
  2. :::success
  3. world
  4. :::
  5. 注意到substring()有两个重载方法，我们获取的是String substring(int)这个方法。思考一下如何获取String substring(int, int)方法。<br />对Method实例调用invoke就相当于调用该方法，invoke的第一个参数是对象实例，即在哪个实例上调用该方法，后面的可变参数要与方法参数一致，否则将报错。
  6. <a name="QI6S6"></a>
  7. ## 调用静态方法
  8. 如果获取到的Method表示一个静态方法，调用静态方法时，由于无需指定实例对象，所以invoke方法传入的第一个参数永远为null。我们以Integer.parseInt(String)为例：
  9. ```java
  10. public class Main {
  11.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  12.         // 获取Integer.parseInt(String)方法，参数为String:
  13.         Method m = Integer.class.getMethod("parseInt", String.class);
  14.         // 调用该静态方法并获取结果:
  15.         Integer n = (Integer) m.invoke(null, "12345");
  16.         // 打印调用结果:
  17.         System.out.println(n);
  18.     }
  19. }

s :::success 12345 ::: 调用非public方法
和Field类似，对于非public方法，我们虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例，但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法，我们通过Method.setAccessible(true)允许其调用：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Person p = new Person();
  4.         Method m = p.getClass().getDeclaredMethod("setName", String.class);
  5.         m.setAccessible(true);
  6.         m.invoke(p, "Bob");
  7.         System.out.println(p.name);
  8.     }
  9. }
  11. class Person {
  12.     String name;
  13.     private void setName(String name) {
  14.         this.name = name;
  15.     }
  16. }

s :::success Bob ::: 此外，setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager，那么它会根据规则进行检查，有可能阻止setAccessible(true)。例如，某个SecurityManager可能不允许对java和javax开头的package的类调用setAccessible(true)，这样可以保证JVM核心库的安全。

多态

我们来考察这样一种情况：一个Person类定义了hello()方法，并且它的子类Student也覆写了hello()方法，那么，从Person.class获取的Method，作用于Student实例时，调用的方法到底是哪个？

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         // 获取Person的hello方法:
  4.         Method h = Person.class.getMethod("hello");
  5.         // 对Student实例调用hello方法:
  6.         h.invoke(new Student());
  7.     }
  8. }
  10. class Person {
  11.     public void hello() {
  12.         System.out.println("Person:hello");
  13.     }
  14. }
  16. class Student extends Person {
  17.     public void hello() {
  18.         System.out.println("Student:hello");
  19.     }
  20. }

s :::success Student:hello ::: 运行上述代码，发现打印出的是Student:hello，因此，使用反射调用方法时，仍然遵循多态原则：即总是调用实际类型的覆写方法（如果存在）。上述的反射代码： :::info Method m = Person.class.getMethod(“hello”);
m.invoke(new Student()); ::: 实际上相当于： :::info Person p = new Student();
p.hello(); :::

本章小结

Java的反射API提供的Method对象封装了方法的所有信息：
通过Class实例的方法可以获取Method实例：getMethod()，getMethods()，getDeclaredMethod()，getDeclaredMethods()；
通过Method实例可以获取方法信息：getName()，getReturnType()，getParameterTypes()，getModifiers()；
通过Method实例可以调用某个对象的方法：Object invoke(Object instance, Object… parameters)；
通过设置setAccessible(true)来访问非public方法；
通过反射调用方法时，仍然遵循多态原则。

调用构造方法

我们通常使用new操作符创建新的实例： :::info Person p = new Person(); ::: 如果通过反射来创建新的实例，可以调用Class提供的newInstance()方法： :::info Person p = Person.class.newInstance(); ::: 调用Class.newInstance()的局限是，它只能调用该类的public无参数构造方法。如果构造方法带有参数，或者不是public，就无法直接通过Class.newInstance()来调用。

为了调用任意的构造方法，Java的反射API提供了Constructor对象，它包含一个构造方法的所有信息，可以创建一个实例。Constructor对象和Method非常类似，不同之处仅在于它是一个构造方法，并且，调用结果总是返回实例：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         // 获取构造方法Integer(int):
  4.         Constructor cons1 = Integer.class.getConstructor(int.class);
  5.         // 调用构造方法:
  6.         Integer n1 = (Integer) cons1.newInstance(123);
  7.         System.out.println(n1);
  9.         // 获取构造方法Integer(String)
  10.         Constructor cons2 = Integer.class.getConstructor(String.class);
  11.         Integer n2 = (Integer) cons2.newInstance("456");
  12.         System.out.println(n2);
  13.     }
  14. }

s :::success 123
456 ::: 通过Class实例获取Constructor的方法如下：
getConstructor(Class…)：获取某个public的Constructor；
getDeclaredConstructor(Class…)：获取某个Constructor；
getConstructors()：获取所有public的Constructor；
getDeclaredConstructors()：获取所有Constructor。
注意Constructor总是当前类定义的构造方法，和父类无关，因此不存在多态的问题。

调用非public的Constructor时，必须首先通过setAccessible(true)设置允许访问。setAccessible(true)可能会失败。

本章小结

Constructor对象封装了构造方法的所有信息；
通过Class实例的方法可以获取Constructor实例：getConstructor()，getConstructors()，getDeclaredConstructor()，getDeclaredConstructors()；
通过Constructor实例可以创建一个实例对象：newInstance(Object… parameters)； 通过设置setAccessible(true)来访问非public构造方法。

获取继承关系

当我们获取到某个Class对象时，实际上就获取到了一个类的类型： :::info Class cls = String.class; // 获取到String的Class ::: 还可以用实例的getClass()方法获取： :::info String s = “”;
Class cls = s.getClass(); // s是String，因此获取到String的Class ::: 最后一种获取Class的方法是通过Class.forName(“”)，传入Class的完整类名获取： :::info Class s = Class.forName(“java.lang.String”); ::: 这三种方式获取的Class实例都是同一个实例，因为JVM对每个加载的Class只创建一个Class实例来表示它的类型。

获取父类的Class

有了Class实例，我们还可以获取它的父类的Class：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Class i = Integer.class;
  4.         Class n = i.getSuperclass();
  5.         System.out.println(n);
  6.         Class o = n.getSuperclass();
  7.         System.out.println(o);
  8.         System.out.println(o.getSuperclass());
  9.     }
  10. }

s :::success class java.lang.Number
class java.lang.Object
null ::: 运行上述代码，可以看到，Integer的父类类型是Number，Number的父类是Object，Object的父类是null。除Object外，其他任何非interface的Class都必定存在一个父类类型。

获取interface
由于一个类可能实现一个或多个接口，通过Class我们就可以查询到实现的接口类型。例如，查询Integer实现的接口：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Class s = Integer.class;
  4.         Class[] is = s.getInterfaces();
  5.         for (Class i : is) {
  6.             System.out.println(i);
  7.         }
  8.     }
  9. }

s :::success interface java.lang.Comparable
interface java.lang.constant.Constable
interface java.lang.constant.ConstantDesc ::: 运行上述代码可知，Integer实现的接口有：

  • java.lang.Comparable
  • java.lang.constant.Constable
  • java.lang.constant.ConstantDesc

要特别注意：getInterfaces()只返回当前类直接实现的接口类型，并不包括其父类实现的接口类型：

  1. public class Main {
  2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
  3.         Class s = Integer.class.getSuperclass();
  4.         Class[] is = s.getInterfaces();
  5.         for (Class i : is) {
  6.             System.out.println(i);
  7.         }
  8.     }
  9. }

s :::success interface java.io.Serializable ::: Integer的父类是Number，Number实现的接口是java.io.Serializable。

此外，对所有interface的Class调用getSuperclass()返回的是null，获取接口的父接口要用getInterfaces()： :::info System.out.println(java.io.DataInputStream.class.getSuperclass()); // java.io.FilterInputStream，因为DataInputStream继承自FilterInputStream
System.out.println(java.io.Closeable.class.getSuperclass()); // null，对接口调用getSuperclass()总是返回null，获取接口的父接口要用getInterfaces() ::: 如果一个类没有实现任何interface，那么getInterfaces()返回空数组。

继承关系

当我们判断一个实例是否是某个类型时，正常情况下，使用instanceof操作符： :::info Object n = Integer.valueOf(123);
boolean isDouble = n instanceof Double; // false
boolean isInteger = n instanceof Integer; // true
boolean isNumber = n instanceof Number; // true
boolean isSerializable = n instanceof java.io.Serializable; // true ::: 如果是两个Class实例，要判断一个向上转型是否成立，可以调用isAssignableFrom()： :::info // Integer i = ? Integer.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true，因为Integer可以赋值给Integer
// Number n = ? Number.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true，因为Integer可以赋值给Number
// Object o = ? Object.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true，因为Integer可以赋值给Object
// Integer i = ? Integer.class.isAssignableFrom(Number.class); // false，因为Number不能赋值给Integer :::

本章小结

通过Class对象可以获取继承关系：
Class getSuperclass()：获取父类类型；
Class[] getInterfaces()：获取当前类实现的所有接口。
通过Class对象的isAssignableFrom()方法可以判断一个向上转型是否可以实现。

动态代理

我们来比较Java的class和interface的区别：

  • 可以实例化class（非abstract）；
  • 不能实例化interface。

所有interface类型的变量总是通过某个实例向上转型并赋值给接口类型变量的： :::info CharSequence cs = new StringBuilder(); ::: 有没有可能不编写实现类，直接在运行期创建某个interface的实例呢？

这是可能的，因为Java标准库提供了一种动态代理（Dynamic Proxy）的机制：可以在运行期动态创建某个interface的实例。

什么叫运行期动态创建？听起来好像很复杂。所谓动态代理，是和静态相对应的。我们来看静态代码怎么写：

定义接口： :::info public interface Hello {
void morning(String name);
} ::: 编写实现类： :::info public class HelloWorld implements Hello {
public void morning(String name) {
System.out.println(“Good morning, “ + name);
}
} ::: 创建实例，转型为接口并调用： :::info Hello hello = new HelloWorld();
hello.morning(“Bob”); ::: 这种方式就是我们通常编写代码的方式。

还有一种方式是动态代码，我们仍然先定义了接口Hello，但是我们并不去编写实现类，而是直接通过JDK提供的一个Proxy.newProxyInstance()创建了一个Hello接口对象。这种没有实现类但是在运行期动态创建了一个接口对象的方式，我们称为动态代码。JDK提供的动态创建接口对象的方式，就叫动态代理。

一个最简单的动态代理实现如下：

  1. import java.lang.reflect.InvocationHandler;
  2. import java.lang.reflect.Method;
  3. import java.lang.reflect.Proxy;
  5. public class Main {
  6.     public static void main(String[] args) {
  7.         InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
  8.             @Override
  9.             public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
  10.                 System.out.println(method);
  11.                 if (method.getName().equals("morning")) {
  12.                     System.out.println("Good morning, " + args[0]);
  13.                 }
  14.                 return null;
  15.             }
  16.         };
  17.         Hello hello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(
  18.             Hello.class.getClassLoader(), // 传入ClassLoader
  19.             new Class[] { Hello.class }, // 传入要实现的接口
  20.             handler); // 传入处理调用方法的InvocationHandler
  21.         hello.morning("Bob");
  22.     }
  23. }
  25. interface Hello {
  26.     void morning(String name);
  27. }

s :::success public abstract void Hello.morning(java.lang.String)
Good morning, Bob ::: 在运行期动态创建一个interface实例的方法如下：

  1. 定义一个InvocationHandler实例，它负责实现接口的方法调用；
  2. 通过Proxy.newProxyInstance()创建interface实例，它需要3个参数：
    1. 使用的ClassLoader，通常就是接口类的ClassLoader；
    2. 需要实现的接口数组，至少需要传入一个接口进去；
    3. 用来处理接口方法调用的InvocationHandler实例。
  3. 将返回的Object强制转型为接口。

动态代理实际上是JVM在运行期动态创建class字节码并加载的过程，它并没有什么黑魔法，把上面的动态代理改写为静态实现类大概长这样： :::info public class HelloDynamicProxy implements Hello {
InvocationHandler handler;
public HelloDynamicProxy(InvocationHandler handler) {
this.handler = handler;
}
public void morning(String name) {
handler.invoke(
this,
Hello.class.getMethod(“morning”, String.class),
new Object[] { name });
}
} ::: 其实就是JVM帮我们自动编写了一个上述类（不需要源码，可以直接生成字节码），并不存在可以直接实例化接口的黑魔法。

本章小结

Java标准库提供了动态代理功能，允许在运行期动态创建一个接口的实例；
动态代理是通过Proxy创建代理对象，然后将接口方法“代理”给InvocationHandler完成的。