RTTI，即Run-Time Type Identification，运行时类型识别。运行时类型识别是Java中非常有用的机制，在Java运行时，RTTI维护类的相关信息。RTTI能在运行时就能够自动识别每个编译时已知的类型。

很多时候需要进行向上转型，比如Base类派生出Derived类，但是现有的方法只需要将Base对象作为参数，实际传入的则是其派生类的引用。那么RTTI就在此时起到了作用，比如通过RTTI能识别出Derive类是Base的派生类，这样就能够向上转型为Derived。类似的，在用接口作为参数时，向上转型更为常用，RTTI此时能够判断是否可以进行向上转型。

而这些类型信息是通过Class对象（java.lang.Class）的特殊对象完成的，它包含跟类相关的信息。每当编写并编译一个类时就会产生一个.class文件，保存着Class对象，运行这个程序的Java虚拟机（JVM）将使用被称为类加载器（Class Loader）的子系统。而类加载器并非在程序运行之前就加载所有的Class对象，如果尚未加载，默认的类加载器就会根据类名查找.class文件（例如，某个附加类加载器可能会在数据库中查找字节码），在这个类的字节码被加载时接受验证，以确保没有被破坏并且不包含不良Java代码。这也是Java中的类型安全机制之一。一旦某个类的Class对象被载入内存，就可以创建该类的所有对象。

package typeinfo;class Base { static { System.out.println("加载Base类"); }}class Derived extends Base { static { System.out.println("加载Derived类");}}public class Test { static void printerInfo(Class c) { System.out.println("类名: " + c.getName() + "是否接口? [" + c.isInterface() + "]"); } public static void main(String[] args) { Class c = null; try { c = Class.forName("typeinfo.Derived"); } catch (ClassNotFoundException e) { System.out.println("找不到Base类"); System.exit(1); } printerInfo(c); Class up = c.getSuperclass(); // 取得c对象的基类 Object obj = null; try { obj = up.newInstance(); } catch (InstantiationException e) { System.out.println("不能实例化"); System.exit(1); } catch (IllegalAccessException e) { System.out.println("不能访问"); System.exit(1); } printerInfo(obj.getClass()); } }

上述代码中，forName方法是静态方法，参数是类名，用来查找是否存在该类，如果找到则返回一个Class引用，否则会抛出ClassNotFoundException异常。

如果类不是在默认文件夹下，而是在某个包下，前面的包名需要带上，比如这里的typeinfo.Derived。

可以通过getSuperclass方法来返回基类对应的Class对象。使用newInstance方法可以按默认构造创建一个实例对象，在不能实例化和不能访问时分别抛出。会抛出InstantiationException和IllegalAccessException异常。

Java还提供了一种方法来生成对Class对象的引用，即类字面常量。对上述程序来说，up等价于Base.class。

对于基本数据类型的包装类来说，char.class等价于Character.TYPE，int.class等价于Integer.TYPE。其余的ab.class等价于Ab.TYPE。（比如void.class等价于Void.TYP）。另外，Java SE5开始int.class和Integer.class也是一回事。

泛化的Class引用，见下面代码

Class intClass = int.class; Class<Integer> genericIntClass = int.class; genericIntClass = Integer.class; // 等价 intClass = double.class; // ok // genericIntClass = double.class; // Illegal!

Class<Integer>对象的引用指定了Integer对象，所以不能将引用指向double.class。为了放松限制可以使用通配符?，即Class<?>，效果跟Class是一样的，但是代码更为优雅，使用Class<?>表示你并非是碰巧或疏忽才使用一个非具体的类引用。同时，可以限制继承的类，示例如下

class Base {}class Derived extends Base {}class Base2 {}public class Test { public static void main(String[] args) { Class<? extends Base> cc = Derived.class; // ok // cc = Base2.class; // Illegal } }

向Class引用添加泛型语法的原因仅仅是为了提供编译期类型检查，以便在编译时就能发现类型错误。

总结下来，我们已知的RTTI形式包括：

1、传统的类型转换，由RTTI保证类型转换的正确性，如果执行一个错误的类型转换，就会抛出ClassCastException异常；

2、代表对象的类型的Class对象，通过查询Class对象（即调用Class类的方法）可以获取运行时所需的信息。

在C++中经典的类型转换并不使用RTTI，这点具体见C++的RTTI部分。（说句题外话，以前学C++时看到RTTI这章只是随便扫了眼，现在才记起来dynamic_cast什么的都是为了类型安全而特地添加的，C++在安全方面可以提供选择性，就像Java的StringBuilder和StringBuffer，安全和效率不可兼得？而Java在类型安全上则更为强制，就像表达式x = 1不能被隐式转型为boolean类型）。

而Java中RTTI还有第3种形式，就是关键字instanceof，返回一个布尔值，告诉对象是不是某个特定类型的示例，见下列代码。

class Base {}class Derived extends Base {}public class Test { public static void main(String[] args) { Derived derived = new Derived(); System.out.println(derived instanceof Base); // 输出true } }

利用 instanceof 可以判断某些类型，比如基类Shape派生出各种类（Circle、Rectangle等），现在某方法要为所有Circle上色，而输入参数时一堆Shape对象，此时就可以用instandof判断该Shape对象是不是Circle对象。

RTTI可以识别程序空间的所有类，但是有时候需要从磁盘文件或网络文件中读取一串字节码，并且被告知这些字节代表一个类，就需要用到反射机制。

比如在IDE中创建图形化程序时会使用到一些控件，只需要从本地的控件对应class文件中读取即可，然后再主动修改这些控件的属性。（题外话：大概.net组件就是这样的？学C#时总听到反射，但总没感觉用过，前几天做.net项目的同学也跟我说他从来都没用过委托和事件……）

Class类与java.lang.reflect类库一起对反射的概念进行了支持，该类库包含Field、Method和Constructor类（每个类都实现了Member接口），这些类型的对象都是JVM在运行时创建的，用以表示未知类里对应成员。

这样就可以用Constructor创建未知对象，用get()和set()方法读取和修改与Field对象关联的字段，用invoke方法调用与Method对象关联的字段，等等。

// 使用反射展示类的所有方法, 即使方法是在基类中定义的package typeinfo;// Print类的print方法等价于System.Out.Println，方便减少代码量import static xyz.util.Print.*;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Method;import java.util.regex.Pattern;// {Args: typeinfo.ShowMethods}public class ShowMethods { private static String usage = "usage:\n" + "ShowMethods qualified.class.name\n" + "To show all methods in class or:\n" + "ShowMethods qualified.class.name word\n" + "To search for methods involving 'word'"; // 去掉类名前面的包名 private static Pattern p = Pattern.compile("\\w+\\."); public static void main(String[] args) { if (args.length < 1) { print(usage); System.exit(0); } int lines = 0; try { Class<?> c = Class.forName(args[0]); // 反射获得对象c所属类的方法 Method[] methods = c.getMethods(); // 反射获得对象c所属类的构造 Constructor[] ctors = c.getConstructors(); if (args.length == 1) { for (Method method : methods) print(p.matcher(method.toString()).replaceAll("")); for (Constructor ctor : ctors) print(p.matcher(ctor.toString()).replaceAll("")); } } catch (ClassNotFoundException e) { print("No such class: " + e); } } }

简单来说，反射机制就是识别未知类型的对象。反射常用于动态代理中。举例如下：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler { private Object proxied; // 代理对象 public DynamicProxyHandler(Object proxied) { // TODO Auto-generated constructor stub this.proxied = proxied; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("代理类: " + proxy.getClass() + "\n" + "代理方法: " + method + "\n" + "参数: " + args); if (args != null) for (Object arg : args) System.out.println(" " + arg); return method.invoke(proxied, args); }}interface Interface { void doSomething(); }class RealObject implements Interface { @Override public void doSomething() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("doSomething"); }}public class DynamicProxyDemo { public static void consumer(Interface iface) { iface.doSomething(); } public static void main(String[] args) { RealObject realObject = new RealObject(); // 使用动态代理 Interface proxy = (Interface)Proxy.newProxyInstance( Interface.class.getClassLoader(), new Class[] { Interface.class }, new DynamicProxyHandler(realObject)); consumer(proxy); } }

代理是基本的设计模式之一，即用代理类为被代理类提供额外的或不同的操作。而动态代理则需要一个类加载器，就像Java实现RTTI时需要类加载器加载类的信息，这样就可以知道类的相关信息。

关键方法是：

Object java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

传入三个参数：代理接口的加载器（通过Class对象的getClassLoader方法获取），代理的方法接口，代理对象

前两个参数很好理解，就是要代理的方法所属的接口对应的Class对象（主语）的加载器和Class对象本身,主要是参数3，要设计一个实现InvocationHandler接口的类，作为代理对象，一般命名以Handler结尾，Handler翻译为处理者，很形象，就是代替原对象进行处理的处理者（即代理），在程序设计中经常被翻译成“句柄”。

这个类通过传入代理对象来构造，比如这里传入的是Object对象。然后必须覆盖invoke方法。

通过最后输出和invoke方法的具体实现可以发现，return method.invoke(proxied, args);是相当于原对象调用该方法（类似C++的回调函数？）

由于有类加载器，所以代理对象可以知道原对象的具体类名、方法、参数，本示例在调用方法前就输出了这些。

实际应用中可能会针对类名而有所选择。比如接口中有好多个类，你可以选择性的对特定的类、方法、参数进行处理

比如 if(proxied instanceof RealObject) {} 或者 if(method.getName.equals("doSomething")) {}

PS：我这个示例没有参数所以没有距离

参考：《Java编程思想》第四版，更多细节见书上第14章

总结

以上就是本文关于Java的RTTI和反射机制代码分析的全部内容，希望对大家有所帮助。