關(guān)于Java中反射機(jī)制的深入講解

更新時(shí)間：2018年08月19日 14:49:42 作者：像風(fēng)一樣i

反射(Reflection)是Java 程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的特征之一，它允許運(yùn)行中的 Java 程序獲取自身的信息，并且可以操作類(lèi)或?qū)ο蟮膬?nèi)部屬性，下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中反射機(jī)制的相關(guān)資料，需要的朋友可以參考下

前言

JAVA反射機(jī)制是在運(yùn)行狀態(tài)中，對(duì)于任意一個(gè)類(lèi)，都能夠知道這個(gè)類(lèi)的所有屬性和方法；對(duì)于任意一個(gè)對(duì)象，都能夠調(diào)用它的任意方法和屬性；這種動(dòng)態(tài)獲取信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象方法的功能稱(chēng)為java語(yǔ)言的反射機(jī)制。

一：Class類(lèi)

在面向?qū)ο蟮氖澜缋?，萬(wàn)物皆對(duì)象。類(lèi)也是對(duì)象，類(lèi)是java.lang.Class類(lèi)的實(shí)例對(duì)象。

Class類(lèi)的實(shí)例表示正在運(yùn)行的 Java 應(yīng)用程序中的類(lèi)和接口。枚舉是一種類(lèi)，注釋是一種接口。每個(gè)數(shù)組屬于被映射為 Class 對(duì)象的一個(gè)類(lèi)，所有具有相同元素類(lèi)型和維數(shù)的數(shù)組都共享該 Class 對(duì)象。

基本的 Java 類(lèi)型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和關(guān)鍵字 void 也表示為 Class 對(duì)象。

Class 沒(méi)有公共構(gòu)造方法。Class 對(duì)象是在加載類(lèi)時(shí)由 Java 虛擬機(jī)以及通過(guò)調(diào)用類(lèi)加載器中的 defineClass 方法自動(dòng)構(gòu)造的。

上面來(lái)自于JDK的羅里吧嗦，下面我來(lái)說(shuō)下自己的體會(huì)：

類(lèi)不是抽象的，類(lèi)是具體的！

類(lèi)是.class字節(jié)碼文件，要想獲取一個(gè)Class實(shí)例對(duì)象，首先需要獲取.class字節(jié)碼文件！

然后調(diào)用Class對(duì)象的一些方法，進(jìn)行動(dòng)態(tài)獲取信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象方法！

二：類(lèi)類(lèi)型

新建一個(gè)Foo類(lèi)。Foo這個(gè)類(lèi)也是實(shí)例對(duì)象，是Class的實(shí)例對(duì)象。

不知道你是否在意過(guò)類(lèi)的聲明與方法的聲明：

public class Foo{
 Foo(){
  //構(gòu)造方法
 }
}
public Foo method(){
 //...
}

我們知道public后跟返回類(lèi)型，也就可以知道class也是一個(gè)類(lèi)型。

如何表示Class的實(shí)例對(duì)象？

 public static void main(String[] args) {
 //Foo的實(shí)例對(duì)象，new 就出來(lái)了
 Foo foo1 = new Foo();
 
 //如何表示？
 //第一種：告訴我們?nèi)魏我粋€(gè)類(lèi)都有一個(gè)隱含的靜態(tài)成員變量class
 Class c1 = Foo.class;
 
 //第二種:已經(jīng)知道該類(lèi)的對(duì)象通過(guò)getClass方法
 Class c2 = foo1.getClass();
 System.out.println(c1 == c2);
 
 //第三種：動(dòng)態(tài)加載
 Class c3 = null;
 try {
  c3 = Class.forName("cn.zyzpp.reflect.Foo");
 } catch (ClassNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 
 System.out.println(c2 == c3);
 }

上述打印結(jié)果全是true

盡管 c1或c2 都代表了Foo的類(lèi)類(lèi)型，一個(gè)類(lèi)只能是Class類(lèi)的一個(gè)實(shí)例變量。

我們完全可以通過(guò)類(lèi)的類(lèi)類(lèi)型（Class類(lèi)型）創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例對(duì)象。

 //此時(shí)c1 c2 c3為Class的實(shí)例對(duì)象
 try {
//  Foo foo = (Foo)c1.newInstance();
  Foo foo = (Foo)c3.newInstance();
  foo.print();
 } catch (InstantiationException e) {
  e.printStackTrace();
 } catch (IllegalAccessException e) {
  e.printStackTrace();
 }

靜態(tài)加載

new 創(chuàng)建對(duì)象是靜態(tài)加載類(lèi)，在編譯時(shí)刻就需要加載所有的可能使用到的類(lèi) 。

動(dòng)態(tài)加載

使用 Class.forName("類(lèi)的全稱(chēng)") 加載類(lèi)稱(chēng)作為動(dòng)態(tài)加載。

編譯時(shí)刻加載類(lèi)是靜態(tài)加載類(lèi)，運(yùn)行時(shí)刻加載類(lèi)是動(dòng)態(tài)加載類(lèi)。

舉個(gè)例子

定義Office類(lèi)

public class Office {
 public void print() {
 System.out.println("office");
 }
}

定義Loading類(lèi)

public class Loading {

 public static void main(String[] args) {
 try {
  //在運(yùn)行時(shí)再動(dòng)態(tài)加載類(lèi)
  //arg[0] 為java執(zhí)行命令時(shí)傳的參數(shù)
  Class<?> a = Class.forName(args[0]);
  Office office = (Office) a.newInstance();
  office.print();
 } catch (ClassNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
 } catch (IllegalAccessException e) {
  e.printStackTrace();
 } catch (InstantiationException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 }
}

執(zhí)行過(guò)程

D:\>javac -encoding utf-8 Loading.java Office.java

D:\>java Loading Office
office

通過(guò)Class a=Class.forName(arg[0])動(dòng)態(tài)加載獲取類(lèi)，因編譯時(shí)不知道使用哪個(gè)類(lèi)，因此編譯沒(méi)有加載任何類(lèi)，直接通過(guò)編譯，運(yùn)行時(shí)，根據(jù) java Loading Office （office是一個(gè)類(lèi)類(lèi)型/類(lèi)，下標(biāo)arg[0]）,去確定a是哪個(gè)類(lèi)。這就是動(dòng)態(tài)加載。如果Office類(lèi)不存在，此時(shí)運(yùn)行會(huì)報(bào)錯(cuò)。這就是為何有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)編譯通過(guò)，運(yùn)行報(bào)錯(cuò)的原因。

動(dòng)態(tài)加載一個(gè)好處，就是可以隨時(shí)增加需要編譯的類(lèi)。例如把Office改造為抽象類(lèi)或接口，定義不同的子類(lèi)，動(dòng)態(tài)選擇加載。

三：類(lèi)的反射

通過(guò)上面的三種方法獲取到類(lèi)的類(lèi)類(lèi)型，就可以獲取到該類(lèi)的成員方法，成員變量，方法參數(shù)注釋等信息。

方法對(duì)象是Method類(lèi)，一個(gè)成員方法就是一個(gè)Method對(duì)象。

方法	解釋
getMethods()	返回該類(lèi)繼承以及自身聲明的所有public的方法數(shù)組
getDeclaredMethods()	返回該類(lèi)自身聲明的所有public的方法數(shù)組，不包括繼承而來(lái)

成員變量也是對(duì)象，是java.lang.reflect.Field對(duì)象，F(xiàn)ield類(lèi)封裝了關(guān)于成員變量的操作。

方法	解釋
getFields()	獲取所有的public的成員變量信息，包括繼承的。
getDeclaredFields()	獲取該類(lèi)自己聲明的成員變量信息，public，private等

獲取Java語(yǔ)言修飾符（public、private、final、static）的int返回值，再調(diào)用Modifier.toString()獲取修飾符的字符串形式，注意該方法會(huì)返回所有修飾符。

方法	解釋
getModifiers()	以整數(shù)形式返回由此對(duì)象表示的字段的 Java 語(yǔ)言修飾符。

獲取注釋

方法	解釋
getAnnotations()	返回此元素上存在的所有注釋。
getDeclaredAnnotations()	返回直接存在于此元素上的所有注釋。

構(gòu)造函數(shù)也是對(duì)象，是java.lang.reflect.Constructor的對(duì)象。

方法	解釋
getConstructors()	返回所有public構(gòu)造方法
getDeclaredConstructors()	返回類(lèi)的所有構(gòu)造方法，不止public

完整示例

 private void printClassMessage(Object obj){
 //要獲取類(lèi)的信息，首先獲取類(lèi)的類(lèi)類(lèi)型
 Class clazz = obj.getClass();
 //獲取類(lèi)的名稱(chēng)
 System.out.println(Modifier.toString(clazz.getModifiers())+" "+ clazz.getClass().getName()+" "+clazz.getName()+"{");
 
 System.out.println("----構(gòu)造方法----");
 
 //構(gòu)造方法
 Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
 for (Constructor constructor: constructors){
  //構(gòu)造方法修飾符與名字
  System.out.print(Modifier.toString(constructor.getModifiers())+" "+constructor.getName()+"(");
  //構(gòu)造函數(shù)的所有參數(shù)類(lèi)型
  Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
  for (Class c: parameterTypes){
  System.out.print(c.getName()+", ");
  }
  System.out.println("){}");
 }
 
 System.out.println("----成員變量----");
 
 //成員變量
 Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
 for (Field field: fields){
  System.out.println(" "+Modifier.toString(field.getModifiers())+" "+field.getType().getName() + " " + field.getName()+";");
 }
 
 System.out.println("----成員方法----");
 
 //Method類(lèi)，方法對(duì)象,一個(gè)成員方法就是一個(gè)Method對(duì)象
 Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
 for (Method method : methods){
  //獲取方法返回類(lèi)型
  Class returnType = method.getReturnType();
  //獲取方法上的所有注釋
  Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
  for (Annotation annotation: annotations){
  //打印注釋類(lèi)型
  System.out.println(" @"+annotation.annotationType().getName()+" ");
  }
  //打印方法聲明
  System.out.print(" "+Modifier.toString(returnType.getModifiers())+" "+returnType.getName()+" "+method.getName()+"(");
  //獲取方法的所有參數(shù)類(lèi)型
  Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
  //獲取方法的所有參數(shù)
  Parameter[] parameters = method.getParameters();
  for (Parameter parameter: parameters){
  //參數(shù)的類(lèi)型，形參（全是arg123..）
  System.out.print(parameter.getType().getName()+" "+parameter.getName()+", ");
  }
  System.out.println(")");
 }
 System.out.println("}");
 }

以String對(duì)象為例，打印結(jié)果：

public final java.lang.Class java.lang.String{
----構(gòu)造方法----
public java.lang.String([B, int, int, ){}
java.lang.String([C, boolean, ){}
----成員變量----
private final [C value;
private int hash;
----成員方法----
@java.lang.Deprecated
public abstract final void getBytes(int arg0, int arg1, [B arg2, int arg3, )
......
}

四：方法的反射

定義了一個(gè)類(lèi)Foo用于測(cè)試

public class Foo{
 public void print(String name,int num) {
 System.out.println("I am "+name+" age "+num);
 }
}

目標(biāo)：通過(guò)反射獲取該方法，傳入?yún)?shù)，執(zhí)行該方法！

1.獲取類(lèi)的方法就是獲取類(lèi)的信息，獲取類(lèi)的信息首先要獲取類(lèi)的類(lèi)類(lèi)型

Class clazz = Foo.class;

2.通過(guò)名稱(chēng)+參數(shù)類(lèi)型獲取方法對(duì)象

Method method = clazz.getMethod("print", new Class[]{String.class,int.class});

3.方法的反射操作是通過(guò)方法對(duì)象來(lái)調(diào)用該方法，達(dá)到和new Foo().print()一樣的效果

方法若無(wú)返回值則返回null

Object o = method.invoke(new Foo(),new Object[]{"name",20});

五：通過(guò)反射認(rèn)識(shí)泛型

 public static void main(String[] args) {
  ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>();
  stringArrayList.add("hello");
  ArrayList arrayList = new ArrayList();
  
  Class c1 = stringArrayList.getClass();
  Class c2 = arrayList.getClass();
  
  System.out.println(c1 == c2);

 }

打印結(jié)果為true

c1==c2的結(jié)果返回說(shuō)明編譯之后集合的泛型是去泛型化的。換句話(huà)說(shuō)，泛型不同，對(duì)類(lèi)型沒(méi)有影響。

Java中集合的泛型其實(shí)只是為了防止錯(cuò)誤輸入，只在編譯階段有效，繞過(guò)編譯就無(wú)效。

驗(yàn)證

我們可以通過(guò)反射來(lái)操作，繞過(guò)編譯。

 public static void main(String[] args) {
  ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>();
  stringArrayList.add("hello");
  ArrayList arrayList = new ArrayList();
  Class c1 = stringArrayList.getClass();
  Class c2 = arrayList.getClass();
  System.out.println(c1 == c2);

  try {
   Method method = c1.getMethod("add",Object.class);
   method.invoke(stringArrayList,20);
   System.out.println(stringArrayList.toString());
  } catch (NoSuchMethodException e) {
   e.printStackTrace();
  } catch (IllegalAccessException e) {
   e.printStackTrace();
  } catch (InvocationTargetException e) {
   e.printStackTrace();
  }

 }

打印結(jié)果：