Java反射機制基礎詳解
1、什么是Java反射機制？
在程序運行中動態(tài)地獲取類的相關屬性，同時調(diào)用對象的方法和獲取屬性，這種機制被稱之為Java反射機制
下面給出一個反射的簡單例子：
import lombok.Data;
@Data
public class User {
public String username;
private String password;
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"username='" + username + '\'' +
", password='" + password + '\'' +
'}';
}
}
public static void reflectionSimpleExample() throws Exception{
User user = new User();
System.out.println(user.toString());
// 獲取對應類的class
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
System.out.println(obj);
// 獲取成員變量，注意要是public的
Field field = cls.getField("username");
System.out.println(field.get(obj));
}
2、反射機制原理
Java反射是Java實現(xiàn)動態(tài)語言的關鍵，也就是通過反射實現(xiàn)類動態(tài)加載
靜態(tài)加載： 在編譯時加載相關的類，如果找不到類就會報錯，依賴性比較強動態(tài)加載：在運行時加載需要的類，在項目跑起來之后，調(diào)用才會報錯，降低了依賴性
例子：靜態(tài)加載，如下代碼，如果找不到類的情況，代碼編譯都不通過
User user = new User();
而動態(tài)加載，就是反射的情況，是可以先編譯通過的，然后在調(diào)用代碼時候，也就是運行時才會報錯
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.User");
Object obj = cls.newInstance();
Exception in thread “main” java.lang.ClassNotFoundException: com.example.core.example.reflection.User
java中的反射允許程序在執(zhí)行期借助jdk中Reflection API來獲取類的內(nèi)部信息，比如成員變量、成員方法、構(gòu)造方法等等，并能操作類的屬性和方法
java中反射的實現(xiàn)和jvm和類加載機制有一定的關系，加載好類之后，在jvm的堆中會產(chǎn)生一個class類型的對象，這個class類包括了類的完整結(jié)構(gòu)信息，通過這個class對象就可以獲取到類的結(jié)構(gòu)信息，所以形象地稱之為java反射
3、Class類介紹
3.1、Class類基本介紹
然后這個Class類是什么？看下uml類圖：
Class也是類，因此也繼承Object類
Class不是直接new出來的，而是經(jīng)過系統(tǒng)創(chuàng)建的
User user = new User();
打個斷點，debug進行看看源碼，可以看到傳統(tǒng)的直接new一個對象也是通過類加載器loadClass拿到的
java反射方式，通用通過調(diào)試看看：
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
同樣本質(zhì)也是通過ClassLoad再通過類的全類名
3.2、Class類對象的獲取方法 Class.forname()
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
應用場景：多用于讀取類全路徑，加載類
具體類.class
已經(jīng)知道具體類的情況，通過具體類的class屬性獲取
Class u = User.class;
應用場景：多用于用于參數(shù)傳遞
對象.getClass
已經(jīng)創(chuàng)建好對象的情況，直接通過對象實例獲取class對象
Class cls = user.getClass();
應用場景：通過創(chuàng)建好的對象，獲取Class對象
ClassLoader獲取
ClassLoader cl = user.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("com.example.core.example.reflection.domain.User");
基本數(shù)據(jù)類型
Class cls = int.class;
包裝類
基本數(shù)據(jù)類型對應的包裝類可以通過.TYPE得到Class類對象
Class cls = Integer.TYPE;
3.3 、可以獲取Class對象的類型
1、外部類，成員內(nèi)部類，靜態(tài)內(nèi)部類，局部內(nèi)部類，匿名內(nèi)部類
2、interface：接口
3、數(shù)組
4、enum：枚舉
5、annotation：注解
6、基本數(shù)據(jù)類型
7、void8、Class… ，等等
import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import lombok.ToString;
import java.util.List;
public class GetClassObjectExample {
public static void main(String[] args) {
// 外部類
Class<User> cls1 = User.class;
// 接口
Class<List> cls2 = List.class;
// 數(shù)組
Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;
// 二維數(shù)組
Class<String[][]> cls4 = String[][].class;
// 注解
Class<lombok.ToString> cls5 = ToString.class;
// 枚舉
Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
// 基本數(shù)據(jù)類型
Class<Long> cls7 = Long.class;
// void 數(shù)據(jù)類型
Class<Void> cls8 = Void.class;
// Class
Class<Class> cls9 = Class.class;
System.out.println(cls1);
System.out.println(cls2);
System.out.println(cls3);
System.out.println(cls4);
System.out.println(cls5);
System.out.println(cls6);
System.out.println(cls7);
System.out.println(cls8);
System.out.println(cls9);
}
}
4、java反射的作用？
可以通過外部類的全路徑名創(chuàng)建對象，并使用這些類可以枚舉出類的全部成員，包括構(gòu)造函數(shù)、屬性、方法利用反射 API 訪問類的私有成員
5、反射API主要類
1、java.lang.Class：代表一個類，表示某個類在jvm堆中的對象
2、 java.lang.reflect.Method：代表類的方法
3、 java.lang.reflect.Field：代表類的成員變量
4、 java.lang.reflect.Constructor：代表類額構(gòu)造方法
6、Java反射的優(yōu)缺點
優(yōu)點：使用Java反射可以靈活動態(tài)地創(chuàng)建和使用對象，反射是框架的底層支撐缺點：使用Java反射，基本就是解釋執(zhí)行的，對執(zhí)行速度是有影響的
7、反射調(diào)用的優(yōu)化方法
前面介紹了Java反射雖然很靈活，但是缺點就是調(diào)用時候比較慢，相對直接new對象來說，情況是怎么樣的？下面通過例子進行試驗：
import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflectionExample {
private static final Integer TOTAL_COUNT = 1000000;
public static void main(String[] args) throws Exception{
test0();
test1();
test2();
}
public static void test0() {
long start = System.currentTimeMillis();
User user = new User();
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
user.hello();
}
System.out.println(String.format("傳統(tǒng)調(diào)用方法執(zhí)行時間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
public static void test1() throws Exception{
long start = System.currentTimeMillis();
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
Method hello = cls.getMethod("hello");
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
hello.invoke(obj);
}
System.out.println(String.format("反射方法調(diào)用執(zhí)行時間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
public static void test2() throws Exception{
long start = System.currentTimeMillis();
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
Method hello = cls.getMethod("hello");
// 關鍵，取消調(diào)用反射方法時的安全檢查
hello.setAccessible(true);
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
hello.invoke(obj);
}
System.out.println(String.format("優(yōu)化后的反射方法調(diào)用執(zhí)行時間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
}
傳統(tǒng)調(diào)用方法執(zhí)行時間:19
反射方法調(diào)用執(zhí)行時間:112
優(yōu)化后的反射方法調(diào)用執(zhí)行時間:50
8、反射的基本使用例子
java.lang.Class類
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getName | 獲取全類名 |
| getSimpleName | 獲取簡單類名 |
| getFields | 獲取所有public修飾的屬性、包括本類以及父類的 |
| getDeclaredFields | 獲取本類中所有的屬性 |
| getMethods | 獲取所有的public修飾的方法，包括本類以及父類的 |
| getDeclaredMethod | 獲取本類中所有方法 |
| getConstructors | 獲取所有public修飾的構(gòu)造器，只有本類 |
| getDeclaredConstructors | 獲取本類中所有構(gòu)造器 |
| getPackage | 以Package形式返回 包信息 |
| getSuperClass | 以Class形式返回父信息 |
| getInterfaces | 以Class[]形式返回父接口信息 |
| getAnnotations | 以Annotation[]形式返回注解信息 |
String allClassName = "com.example.core.example.reflection.domain.User"; // 通過全類名獲取class對象 Class<?> cls = Class.forName(allClassName); System.out.println(cls); // 通過對象獲取class System.out.println(cls.getClass()); // 獲取全類名 System.out.println(cls.getName()); // 獲取包名 System.out.println(cls.getClass().getPackage().getName()); // 獲取對象實例 Object obj = cls.newInstance(); System.out.println(obj);
java.lang.reflect.Field類
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修飾符，默認修飾符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getType | 以Class形式返回類型 |
| getName | 返回屬性名稱 |
// 獲取類屬性
Field field = cls.getField("username");
field.set(obj , "admin");
System.out.println(field.get(obj));
// 獲取所有類屬性，private的成員變量沒有權限訪問
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field1 : fields) {
System.out.println(field1.get(obj));
}
// 獲取所有類屬性包括private成員變量
Field[] allFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field afield : allFields) {
// 開放權限,私有的成員變量也能打印出來
afield.setAccessible(true);
System.out.println(afield.get(obj));
}
java.lang.reflect.Method類
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修飾符，默認修飾符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getName | 返回方法名 |
| getReturnType | 以class形式返回類型 |
| getParmeterTypes | 以Class[] 返回參數(shù)類型數(shù)組 |
// 獲取class方法，同樣默認情況不能獲取private的方法
Method method = cls.getMethod("hello");
System.out.println(method.invoke(obj));
java.lang.reflect.Constructor類
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修飾符，默認修飾符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getName | 返回方法名 |
| getParmeterTypes | 以Class[] 返回參數(shù)類型數(shù)組 |
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);
9、反射開放權限操作
在我們使用Java反射獲取class的private成員變量或者方法時，這種情況是不允許獲取的，不過可以通過開放權限的方式來處理，通過設置setAccessible(true);即可
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* <pre>
* 開放java反射權限，允許調(diào)用類的private屬性或者方法
* </pre>
* <p>
* <pre>
* @author mazq
* 修改記錄
* 修改后版本: 修改人： 修改日期: 2021/08/09 19:10 修改內(nèi)容:
* </pre>
*/
public class AccessibleReflectionExample {
public static void main(String[] args) throws Exception{
test();
}
public static void test() throws Exception{
// 創(chuàng)建class實例對象
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
// 獲取私有成員變量
Field pwd = cls.getDeclaredField("password");
// 開放私有變量的訪問權限
pwd.setAccessible(true);
pwd.set(obj , "123456");
// 私有方法調(diào)用
Method method = cls.getDeclaredMethod("priToString");
method.setAccessible(true);
System.out.println(method.invoke(obj));
}
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注腳本之家的更多內(nèi)容！
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