要想理解反射的原理，首先要了解什麽是類型信息。Java讓我們在運行時識別對象和類的信息，主要有2種方式：一種是傳統的RTTI，它假定我們在編譯時已經知道了所有的類型信息；另一種是反射機制，它允許我們在運行時發現和使用類的信息。

1、Class對象

　　理解RTTI在Java中的工作原理，首先需要知道類型信息在運行時是如何表示的，這是由Class對象來完成的，它包含了與類有關的信息。Class對象就是用來創建所有“常規”對象的，Java使用Class對象來執行RTTI，即使你正在執行的是類似類型轉換這樣的操作。

　　每個類都會產生一個對應的Class對象，也就是保存在.class文件。所有類都是在對其第一次使用時，動態加載到JVM的，當程序創建一個對類的靜態成員的引用時，就會加載這個類。Class對象僅在需要的時候才會加載，static初始化是在類加載時進行的。

public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(XYZ.name);
    }
}

class XYZ {
    public static String name = "luoxn28";

    static {
        System.out.println("xyz靜態塊");
    }

    public XYZ() {
        System.out.println("xyz構造了");
    }
}

輸出結果為：

　　類加載器首先會檢查這個類的Class對象是否已被加載過，如果尚未加載，默認的類加載器就會根據類名查找對應的.class文件。

　　想在運行時使用類型信息，必須獲取對象(比如類Base對象)的Class對象的引用，使用功能Class.forName(“Base”)可以實現該目的，或者使用base.class。註意，有一點很有趣，使用功能”.class”來創建Class對象的引用時，不會自動初始化該Class對象，使用forName()會自動初始化該Class對象。為了使用類而做的準備工作一般有以下3個步驟：

• 加載：由類加載器完成，找到對應的字節碼，創建一個Class對象
• 鏈接：驗證類中的字節碼，為靜態域分配空間
• 初始化：如果該類有超類，則對其初始化，執行靜態初始化器和靜態初始化塊

public class Base {
    static int num = 1;
    
    static {
        System.out.println("Base " + num);
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 不會初始化靜態塊
        Class clazz1 = Base.class;
        System.out.println("------");
        // 會初始化
        Class clazz2 = Class.forName("zzz.Base");
    }
}

2、類型轉換前先做檢查

　　編譯器將檢查類型向下轉型是否合法，如果不合法將拋出異常。向下轉換類型前，可以使用instanceof判斷。

class Base { }
class Derived extends Base { }

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Base base = new Derived();
        if (base instanceof Derived) {
            // 這裏可以向下轉換了
            System.out.println("ok");
        }
        else {
            System.out.println("not ok");
        }
    }
}

3、反射：運行時類信息

　　如果不知道某個對象的確切類型，RTTI可以告訴你，但是有一個前提：這個類型在編譯時必須已知，這樣才能使用RTTI來識別它。Class類與java.lang.reflect類庫一起對反射進行了支持，該類庫包含Field、Method和Constructor類，這些類的對象由JVM在啟動時創建，用以表示未知類裏對應的成員。這樣的話就可以使用Contructor創建新的對象，用get()和set()方法獲取和修改類中與Field對象關聯的字段，用invoke()方法調用與Method對象關聯的方法。另外，還可以調用getFields()、getMethods()和getConstructors()等許多便利的方法，以返回表示字段、方法、以及構造器對象的數組，這樣，對象信息可以在運行時被完全確定下來，而在編譯時不需要知道關於類的任何事情。

　　反射機制並沒有什麽神奇之處，當通過反射與一個未知類型的對象打交道時，JVM只是簡單地檢查這個對象，看它屬於哪個特定的類。因此，那個類的.class對於JVM來說必須是可獲取的，要麽在本地機器上，要麽從網絡獲取。所以對於RTTI和反射之間的真正區別只在於：

• RTTI，編譯器在編譯時打開和檢查.class文件
• 反射，運行時打開和檢查.class文件

public class Person implements Serializable {

    private String name;
    private int age;
// get/set方法
}
public static void main(String[] args) {
    Person person = new Person("luoxn28", 23);
    Class clazz = person.getClass();

    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field field : fields) {
        String key = field.getName();
        PropertyDescriptor descriptor = new PropertyDescriptor(key, clazz);
        Method method = descriptor.getReadMethod();
        Object value = method.invoke(person);

        System.out.println(key + ":" + value);

    }
}

　　以上通過getReadMethod()方法調用類的get函數，可以通過getWriteMethod()方法來調用類的set方法。通常來說，我們不需要使用反射工具，但是它們在創建動態代碼會更有用，反射在Java中用來支持其他特性的，例如對象的序列化和JavaBean等。

4、動態代理

　　代理模式是為了提供額外或不同的操作，而插入的用來替代”實際”對象的對象，這些操作涉及到與”實際”對象的通信，因此代理通常充當中間人角色。Java的動態代理比代理的思想更前進了一步，它可以動態地創建並代理並動態地處理對所代理方法的調用。在動態代理上所做的所有調用都會被重定向到單一的調用處理器上，它的工作是揭示調用的類型並確定相應的策略。以下是一個動態代理示例：

接口和實現類：

public interface Interface {
    void doSomething();
    void somethingElse(String arg);
}
public class RealObject implements Interface {
    public void doSomething() {
        System.out.println("doSomething.");
    }
    public void somethingElse(String arg) {
        System.out.println("somethingElse " + arg);
    }
}

動態代理對象處理器：

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object proxyed;
    
    public DynamicProxyHandler(Object proxyed) {
        this.proxyed = proxyed;
    }
    
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        System.out.println("代理工作了.");
        return method.invoke(proxyed, args);
    }
}

測試類：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RealObject real = new RealObject();
        Interface proxy = (Interface) Proxy.newProxyInstance(
                Interface.class.getClassLoader(), new Class[] {Interface.class},
                new DynamicProxyHandler(real));
        
        proxy.doSomething();
        proxy.somethingElse("luoxn28");
    }
}

輸出結果如下：

　　通過調用Proxy靜態方法Proxy.newProxyInstance()可以創建動態代理，這個方法需要得到一個類加載器，一個你希望該代理實現的接口列表(不是類或抽象類)，以及InvocationHandler的一個實現類。動態代理可以將所有調用重定向到調用處理器，因此通常會調用處理器的構造器傳遞一個”實際”對象的引用，從而將調用處理器在執行中介任務時，將請求轉發。

參考：

　　1、《Java編程思想-第4版》類型信息章節

深入理解Java反射