本文部分摘自 On Java 8
RTTI
RTTI（RunTime Type Information）运行时类型信息，能够在程序运行时发现和使用类型信息，把我们从只能在编译期知晓类型信息并操作的局限中解脱出来
传统的多态机制正是 RTTI 的基本使用：假设有一个基类 Shape 和它的三个子类 Circle、Square、Triangle，现在要把 Circle、Square、Triangle 对象放入 List<Shape> 中，在运行时，先把放入其中的所有对象都当作 Object 对象来处理，再自动将类型转换为 Shape。所有类型转换的正确性检查都是在运行时进行的，这也正是 RTTI 的含义所在：在运行时，识别一个对象的类型
但这样的类型转换并不彻底，Object 只是被转型为 Shape，而不是更具体的 Circle、Square、Triangle，如果我们希望得到更具体的类型呢？比如说我们现在需要旋转所有图形，但是想跳过圆形（圆形旋转没有意义），这时可以使用 RTTI 查询某个 Shape 引用所指向对象的确切类型，然后选择进行合适的处理
Class 对象
众所周知，每当我们编写并编译了一个新类，就会产生一个 Class 对象，它包含了与类有关的信息。我们可以使用 Class 对象来实现 RTTI，一旦某个类的 Class 对象被载入内存，它就可以用来创建这个类的所有对象
Class 对象都属于 Class 类型，既然它也是对象，那我们就可以获取和操控它的引用。forName() 是 Class 类的一个静态方法，我们可以使用 forName() 根据目标类的全限定名（包含包名）得到该类的 Class 对象。使用 forName() 会有一个副作用，那就是如果这个类没有被加载就会加载它，而在加载的过程中，Gum 类的 static 初始块会被执行。当 Class.forName() 找不到要加载的类，就会抛出异常 ClassNotFoundException
Class gumClass = Class.forName("Gum");
使用 Class.forName() 你不需要先持有这个类型的对象，但如果你已经拥有了目标类的对象，那就可以通过调用 getClass() 方法来获取 Class 引用，这个方法来自根类 Object，它将返回表示该对象实际类型的 Class 对象的引用
Gum gum = new Gum();
Class gumClass = gum.getClass();
另外，你还可以调用 getSuperclass() 方法来得到父类的 class 对象，再用父类的 Class 对象调用该方法，重复多次，你就可以得到一个完整的类继承结构
Class 对象的 newInstance() 方法可以让你在不知道一个的确切类型的时候创建这个类的对象，使用 newInstance() 来创建的类，必须带有无参数的构造器
Object obj = gumClass.newInstance();
当然，由于得到的是 Object 的引用，目前你只能给它发送 Object 对象能接受的调用。如果你想请求具体对象才有的调用，你就得先获取该对象的更多类型信息，并执行转型
Java 还提供了另一种生成类对象的引用：类字面常量，这样做不仅更简单，而且更安全，因为它在编译时就会收到检查（不用放在 try 语句块中），而且根除了对 forName() 方法的调用，效率更高
Class gumClass = Gum.class;
类字面常量不仅可以用于普通类，也可以用于接口、数组以及基本数据类型。对于基本数据类型的包装类，还有一个标准字段 Type，Type 字段是一个引用，指向对应基本数据类型的 Class 对象，例如 int.class 就等价于 Integer.TYPE。还有一点值得注意的是：使用 .class 语法来获得对类对象的引用不会触发初始化
到这里我们都知道了，Class 引用总是指向某个 Class 对象，而 Class 对象可以用于产生类的实例。不过自从 Java 引入泛型以后，我们就可以使用泛型对 Class 引用所指向的 Class 对象的类型进行限定，让它的类型变得更具体些
Class intClass = int.class;
Class<Integer> genericIntClass = int.class;
intClass = genericIntClass; // 同一个东西
// genericIntClass = double.class 非法
好了，既然拿到了 Class 对象，那我们就可以这个类的类型信息，常用的方法如下：
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| asSubclass(Class clazz) | 把传递的类的对象转换成代表其子类的对象 |
| Cast | 把对象转换成代表类或是接口的对象 |
| getClassLoader() | 获得类的加载器 |
| getClasses() | 返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象 |
| getDeclaredClasses() | 返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象 |
| forName(String className) | 根据类名返回类的对象 |
| getName() | 获得类的完整路径名字 |
| newInstance() | 创建类的实例 |
| getPackage() | 获得类的包 |
| getSimpleName() | 获得类的名字 |
| getSuperclass() | 获得当前类继承的父类的名字 |
| getInterfaces() | 获得当前类实现的类或是接口 |
类型转换检测
到目前为止，我们已知的 RTTI 类型包括：
- 传统的类型转换，如多态
- 代表对象类型的 Class 对象
RTTI 在 Java 中还有第三种形式，那就是关键字 instanceof，它返回一个布尔值，告诉我们对象是不是某个特定类型的实例，可以用提问的方式使用它
if(x instanceof Dog) {
((Dog)x).bark();
}
Java 还提供了 Class.isInstance() 方法动态检测对象类型，例如
0 instance of String // 编译报错
String.class.isInstance(0) // 可以通过编译
反射
如果你不知道对象的确切类型，RTTI 会告诉你，但是有一个限制：必须在编译时知道类型，才能使用 RTTI 检测它。换句话说，编译器必须知道你使用的所有类
看上去这并不是什么特别大的限制，但假设你引用了一个不在程序空间中的对象，比如你从磁盘文件或网络连接中获得大量的字节，并被告知这些字节代表一个类，那该怎么办呢？
类 Class 支持反射的概念，java.lang.reflect 库中支持类 Field、Method、Constructor（每一个都实现了 Member 接口），这些类型的对象由 JVM 运行时创建，以表示未知类中的对应成员。通常我们不会直接使用反射，但反射可以用来支持其他 Java 特性，例如对象序列化等
Field 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性），Class 类中定义了如下方法用来获取 Field 对象
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| getField(String name) | 获得某个公有的属性对象 |
| getFields() | 获得所有公有的属性对象 |
| getDeclaredField(String name) | 获得某个属性对象 |
| getDeclaredFields() | 获得所有属性对象 |
Field 类定义了如下方法设置成员变量的信息
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| equals(Object obj) | 属性与 obj 相等则返回 true |
| get(Object obj) | 获得 obj 中对应的属性值 |
| set(Object obj, Object value) | 设置 obj 中对应属性值 |
Method 代表类的方法，Class 类中定义了如下方法用来获取 Method 对象
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) | 获得该类某个公有的方法 |
| getMethods() | 获得该类所有公有的方法 |
| getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) | 获得该类某个方法 |
| getDeclaredMethods() | 获得该类所有方法 |
Method 类定义了如下方法对方法进行调用
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| invoke(Object obj, Object... args) | 传递 object 对象及参数调用该对象对应的方法 |
Constructor 代表类的构造器，Class 类中定义了如下方法用来获取 Constructor 对象
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| getConstructor(Class...<?> parameterTypes) | 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法 |
| getConstructors() | 获得该类的所有公有构造方法 |
| getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes) | 获得该类中与参数类型匹配的构造方法 |
| getDeclaredConstructors() | 获得该类所有构造方法 |
Constructor 代表类的构造方法
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| newInstance(Object... initargs) | 根据传递的参数创建类的对象 |
除了成员变量、方法和构造器以外，反射还能获取其他更多的信息，例如注解等，具体可查阅 Java API
反射的强大威力大家已经看到了，通过反射我们甚至可以获取到一些“本不应该获取”的信息，例如程序员为了降低耦合，往往会使用接口来隔离组件，但反射却可以轻易破解
public interface A {
void f();
}
class B implements A {
public void f() {}
public void g() {}
}
public class InterfaceViolation {
public static void main(String[] args) {
A a = new B();
a.f();
// a.g(); // 编译错误
if (a instanceof B) {
B b = (B) a;
b.g();
}
}
}
通过使用 RTTI，我们发现 a 是用 B 实现的，只要将其转型为 B，我们就可以调用不在 A 中的方法。如果你不希望客户端开发者这样做，那该如何解决呢？一种解决方案是直接声明为实际类型，另一种则是让实现类只具有包访问权限，这样包外部的客户端就看不到实现类了
除了这个以外，通过反射可以获得所有成员信息，包括 private 的，通常这种违反访问权限的操作并不是十恶不赦的，也许还可以帮助你解决某些特定类型的问题
动态代理
代理是基本的设计模式之一，一个对象封装真实对象，代替真实对象提供其他不同的操作，这些操作通常涉及到与真实对象的通信，因此代理通常充当中间对象。下面是一个简单的静态代理的示例：
interface Interface {
void doSomething();
}
class RealObject implements Interface {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("doSomething");
}
}
class SimpleProxy implements Interface {
private Interface proxied;
SimpleProxy(Interface proxied) {
this.proxied = proxied;
}
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("SimpleProxy doSomething");
proxied.doSomething();
}
}
class SimpleProxyDemo {
public static void consumer(Interface iface) {
iface.doSomething();
}
public static void main(String[] args) {
consumer(new RealObject());
consumer(new SimpleProxy(new RealObject()));
}
}
当你希望将额外的操作与真实对象做分离时，代理可能会有所帮助，而 Java 的动态代理更进一步，不仅动态创建代理对象，而且可以动态地处理对代理方法的调用。在动态代理上进行的所有调用都会重定向到一个调用处理程序，该程序负责发现调用的内容并决定如何处理，下面是一个简单示例：
class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
private Object proxied;
DynamicProxyHandler(Object proxied) {
this.proxied = proxied;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
return method.invoke(proxied, args);
}
}
class SimpleDynamicProxy {
public static void consumer(Interface iface) {
iface.doSomething();
}
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));
consumer(proxy);
}
}
通过调用静态方法 Proxy.newProxyInstance() 来创建动态代理，该方法需要三个参数：类加载器、希望代理实现的接口列表、以及接口 InvocationHandler 的一个实现。InvocationHandler 正是我们所说的调用处理程序，动态代理的所有调用会被重定向到调用处理程序，因此通常为调用处理程序的构造函数提供一个真实对象的引用，以便执行中间操作后可以转发请求