介紹反射機制
Java 的反射機制允許在程序運行期間，借助反射 API 獲取類的內部信息，并能直接操作對象的內部屬性及方法。
Java 反射機制提供的功能：
- 在運行時，使用反射分析類的能力，獲取有關類的一切信息（類所在的包、類實現的接口、標注的注解、類的數據域、類的構造器、類的方法等）
- 在運行時，使用反射分析對象，設置實例域的值，查看實例域的值。
- 反射機制允許你調用任意方法（類的構造器方法、類的成員方法 等）
反射是一種功能強大且復雜的機制。使用反射機制的主要人員是工具構造者，而不是應用程序員。
Class 類
在程序運行期間，Java 運行時系統始終為所有的對象維護一個被稱為運行時的類型標識。這個信息跟蹤著每個對象所屬的類。虛擬機利用運行時類型信息選擇相應的方法執行。
然而，可以通過專門的 Java 類訪問這些信息。保存這些信息的類被稱為 Class。Object 類中的 getClass() 方法將會返回一個 Class 類型的實例。
如同用一個 Employee 對象表示一個特定的雇員屬性一樣，一個 Class 對象將表示一個特定類的屬性。
虛擬機為每個類型管理一個 Class 對象。因此，可以利用 == 運算符實現兩個 Class 對象比較的操作。
// 獲得 Class 對象的多種方式：
public static void main(String[] args) {
// 方式 1
// 如果 T 是任意的 Java 類型 (或 void 關鍵字), T.class 將代表匹配的 Class 對象。
Class<Person> clazz1 = Person.class;
// 方式 2
Person person = new Person();
Class clazz2 = person.getClass();
// 方式 3
try {
Class clazz3 = Class.forName("類的路徑");
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
// 方式4
// 獲取到 ClassLoader（這里獲取到的是：AppClassLoader）
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
try {
Class clazz4 = classLoader.loadClass("類的路徑");
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
還有一個很有用的方法：Class 類的 newlnstance()，可以用這個方法來動態地創建一個類的實例。newlnstance() 方法調用默認的構造器（沒有參數的構造器）初始化新創建的對象。如果這個類沒有默認的構造器，就會拋出一個 InstantiationException 異常。
將 Class 類的 forName() 方法與 Class 類的 newlnstance() 方法配合起來使用，可以根據存儲在字符串中的類名創建一個對象。
public static void main(String[] args) throws Exception {
String className = "java.util.Random";
Object object = Class.forName(className).newInstance();
}
如果需要以這種方式向希望按名稱創建的類的構造器提供參數，就不要使用上面那條語句，而必須使用 Constructor 類中的 newlnstance() 方法。
分析類的能力
在運行時，使用反射分析類的能力。
下面簡要地介紹一下反射機制最重要的內容：檢查類的結構。在 java.lang.reflect 包中有三個類 Field、Method 和 Constructor 分別用于描述類的數據域、類的方法和類的構造器。
這三個類都有一個叫做 getName() 的方法，用來返回項目的名稱。
Field 類有一個 getType() 方法，用來返回描述數據域所屬類型的 Class 對象。
Method 類和 Constructor 類有能夠報告參數類型的方法，Method 類還有一個可以報告返回類型的方法。
這三個類還有一個叫做 getModifiers() 的方法，它將返回一個整型數值，用不同的位開關描述 public 和 static 這樣的修飾符使用狀況。另外， 還可以利用 java.lang.reflect 包中的 Modifier 類的靜態方法分析 getModifiers() 返回的整型數值。例如，可以使用 Modifier 類中的 isPublic()、isPrivate() 或 isFinal() 判斷方法或構造器是否是 public、private 或 final 的。我們需要做的全部工作就是調用 Modifier 類的相應方法，并對返回的整型數值進行分析，另外，還可以利用 Modifier.toString() 方法將修飾符打印出來。
Class 類的 getFields()、getMethods() 和 getConstructors() 方法將分別返回類中聲明的 public 域、public 方法和 public 構造器數組，其中包括父類的公有成員。
Class 類的 getDeclareFields()、getDeclareMethods() 和 getDeclaredConstructors() 方法將分別返回類中聲明的全部的數據域、全部的方法和全部的構造器，其中包括私有和受保護成員，但不包括父類的成員。
分析對象
在運行時，使用反射分析對象。
從前面一節中，已經知道如何查看任意對象的數據域的名稱和類型：
- 獲得對應的 Class 對象。
- 調用 Class 對象的 getDeclaredFields() 方法。
本節將進一步查看數據域的實際內容。當然，在編寫程序時，如果知道想要査看的數據域的名稱和類型，查看指定的數據域是一件很容易的事情。而利用反射機制可以查看在編譯時還不清楚的數據域。
查看數據域值的關鍵方法是 Field 類中的 get() 方法。如果 f 是一個 Field 類型的對象（例如，通過 getDeclaredFields() 得到的對象），obj 是某個包含 f 域的類的對象，f.get(obj) 將返回一個對象，其值為 obj 對象的 f 域的當前值。
當然，可以獲得就可以設置。調用 f.set(obj, value) 可以將 obj 對象的 f 域設置成新值。
public static void main(String[] args) {
Employee harry = new Employee("Harry Hacker", 35000, 10, 1, 1989);
Class cl = harry.getClass();
// the class object representing Employee
Field f = cl.getDeclaredField("name");
// the name field of the Employee class
Object v = f.get(harry);
// the value of the name field of the harry object, i .e., the String object "Harry Hacker"
}
實際上，上面這段代碼存在一個問題。由于 name 是一個私有域，所以 get() 方法將會拋出一個 illegalAccessException。只有利用 get() 方法才能得到可訪問域的值。除非擁有訪問權限，否則 Java 安全機制只允許査看任意對象有哪些域，而不允許讀取它們的值。
反射機制的默認行為受限于 Java 的訪問控制。然而，如果一個 Java 程序沒有受到安全管理器的控制，就可以覆蓋訪問控制。為了達到這個目的，需要調用 Field、Method 或 Constructor 對象的 setAccessible() 方法。例如：
f.setAtcessible(true); // now OK to call f.get(harry);
setAccessible() 方法是 AccessibleObject 類中的一個方法，AccessibleObject 類是 Field、Method 和 Constructor 類的公共父類。這個特性是為調試、持久存儲和相似機制提供的。
調用任意方法
在 C 和 C++ 中，可以從函數指針執行任意函數。從表面上看，Java 沒有提供方法指針，即將一個方法的存儲地址傳給另外一個方法，以便第二個方法能夠隨后調用它。事實上，Java 的設計者曾說過：方法指針是很危險的，并且常常會帶來隱患。他們認為 Java 提供的接口（interface）是一種更好的解決方案。然而，反射機制允許你調用任意方法。
為了能夠看到方法指針的工作過程，先回憶一下利用 Field 類的 get() 方法查看數據域值的過程。與之類似，在 Method 類中有一個 invoke() 方法，它允許調用包裝在當前 Method 對象中的方法。
可以使用 method 對象實現 C 語言中函數指針（或 C# 中的委派）的所有操作。同 C 一樣，這種程序設計風格并不太簡便，出錯的可能性也比較大。如果在調用方法的時候提供了一個錯誤的參數，那么 invoke() 方法將會拋出一個異常。
另外， invoke() 方法的參數和返回值必須是 Object 類型的。這就意味著必須進行多次的類型轉換。這樣做將會使編譯器錯過檢查代碼的機會。因此，等到測試階段才會發現這些錯誤，找到并改正它們將會更加困難。
在進行類型轉換的過程中，編譯器無法檢查代碼中類型轉換的正確性，也就是無法保證轉換后的類型與原始類型是兼容的。這樣就會增加程序出錯的可能性，并且如果出現錯誤的話，調試和修正也會更加困難。
不僅如此，使用反射獲得方法指針的代碼執行要比直接調用方法明顯慢一些。
有鑒于此，建議僅在必要的時候才使用 Method 對象，而最好使用接口以及 Java8 中的 lambda 表達式。
特別要重申：建議 Java 開發者不要使用 Method 對象的回調功能。使用接口進行回調會使得代碼的執行速度更快，更易于維護。
參考資料
《Java核心技術卷一：基礎知識》（第10版）第 5 章：繼承 5.7 反射
