Java反射機制

galaxy_robot 發(fā)布于2019-08-16 17:56 / 1468人閱讀

摘要：反射機制相關(guān)類介紹類的實例表示正在運行的應用程序中的類和接口。包括基本數(shù)據(jù)類型沒有公共構(gòu)造方法。越過泛型檢查遍歷集合輸出結(jié)果越過泛型檢查通過反射機制獲得數(shù)組信息并修改數(shù)組的大小和值通過反射機制分別修改和類型的數(shù)組的大小并修改數(shù)組的第一個值。

什么是Java的反射機制？

Java 反射機制是在運行狀態(tài)中，對于任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對于任意一個對象，都能夠調(diào)用它的任意一個方法和屬性；這種動態(tài)獲取的信息以及動態(tài)調(diào)用對象的方法的功能稱為 Java 語言的反射機制。

簡單來說，反射就是可以在程序運行的時候動態(tài)裝載類，查看類的信息，生成對象，或操作生成的對象。

Java反射機制相關(guān)API Class類介紹

Class 類的實例表示正在運行的 Java 應用程序中的類和接口。JVM 中有 N 多的實例，每個類的實例都有 Class 對象。（包括基本數(shù)據(jù)類型）

Class 沒有公共構(gòu)造方法。Class 對象是在加載類時由 Java 虛擬機以及通過調(diào)用類加載器中的 defineClass 方法自動構(gòu)造的。也就是這不需要我們自己去處理創(chuàng)建，JVM 已經(jīng)幫我們創(chuàng)建好了。

Java 類的加載過程:

在 Java 中，類裝載器把一個類裝入 Java 虛擬機中，要經(jīng)過三個步驟來完成：裝載、鏈接和初始化，其中鏈接又可以分成校驗、準備和解析三步：

裝載：查找和導入類或接口的二進制數(shù)據(jù)；
鏈接：執(zhí)行下面的校驗、準備和解析步驟，其中解析步驟是可以選擇的；
校驗：檢查導入類或接口的二進制數(shù)據(jù)的正確性；
準備：給類的靜態(tài)變量分配并初始化存儲空間；
解析：將符號引用轉(zhuǎn)成直接引用；
初始化：激活類的靜態(tài)變量的初始化 Java 代碼和靜態(tài) Java 代碼塊。

如果知道一個實例，那么可以通過實例的getClass()方法獲得運行實例的 Class（該類型的字節(jié)碼文件對象），如果你知道一個類型，那么你也可以使用.class的方法獲得運行實例的 Class。

部分相關(guān)api如下所示

//返回與給定字符串名稱的類或接口相關(guān)聯(lián)的類對象。
public static Class <？> forName(String className)throws ClassNotFoundException

//返回類表示此所表示的實體（類，接口，基本類型或void）的超類類 。
public Class<？ super T> getSuperclass()

//確定由該對象表示的類或接口實現(xiàn)的接口。 
public Class< ? >[] getInterfaces()

//創(chuàng)建此 Class 對象所表示的類的一個新實例
public T newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException

//返回表示此類公共構(gòu)造方法的 Constructor 對象數(shù)組
public Constructor< ? >[] getConstructors() throws SecurityException

//返回 Constructor 對象的一個數(shù)組
public Constructor[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException

//返回表示公共字段的 Field 對象的數(shù)組
public Field[] getFields()  throws SecurityException

//返回表示此類所有已聲明字段的 Field 對象的數(shù)組
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException

//表示此類中公共方法的 Method 對象的數(shù)組
public Method[] getMethods() throws SecurityException

//表示此類所有聲明方法的 Method 對象的數(shù)組
public Method[] getDeclaredMethods()  throws SecurityException

//返回該類的類加載器。
public ClassLoader getClassLoader()

//返回：使用參數(shù) args 在 obj 上指派該對象所表示方法的結(jié)果
public Object invoke(Object obj, Object... args)  throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,  InvocationTargetException

//查找具有給定名稱的資源。
public InputStream getResourceAsStream(String name)

//返回一個指定接口的代理類實例，該接口可以將方法調(diào)用指派到指定的調(diào)用處理程序。
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

具體相關(guān)方法及其使用方法可以查看API文檔

Java 反射機制舉例

以下例子基于Person類

package DateTest;

public class Person implements Comparable{
    public String name;
    private int age;
    public int id;
    protected String phone;
    public Person() {
        System.out.println("默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了");
    }
    
    public Person(String name) {
        System.out.println("姓名："+name);
    }
    
    public Person(String name,int age) {
        System.out.println("姓名："+name+"年齡:"+age);
    }
    
    //受保護的構(gòu)造方法
    protected Person(boolean b) {
        System.out.println("這是一個受保護的構(gòu)造方法：b="+b);
    }
    
    //私有構(gòu)造方法
    private Person(int age) {
        System.out.println("這是一個私有構(gòu)造方法，年齡="+age);
    }

    @Override
    public int compareTo(Object arg0) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return 0;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getPhone() {
        return phone;
    }

    public void setPhone(String phone) {
        this.phone = phone;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
}

通過一個對象獲取某個類的完整包名和類名

通過實例的 getClass() 方法獲得運行實例的字節(jié)碼文件對象，然后通過 getName() 方法獲得類的完整包名和類名。

public void test1() {
        Person person = new Person();
        System.out.println(person.getClass().getName());
}
//輸出結(jié)果：
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
DateTest.Person

獲取 Class 對象

方式1：通過 Class 類的靜態(tài)方法獲取 Class 類對象

方式2：因為所有類都繼承 Object 類。因而可通過調(diào)用 Object 類中的 getClass 方法來獲取

方式3：任何數(shù)據(jù)類型（包括基本數(shù)據(jù)類型）都有一個“靜態(tài)”的 class 屬性

public void test2() throws ClassNotFoundException {
        Class class1 = null;
        Class class2 = null;
        Class class3 = null;
        class1 = Class.forName("DateTest.Person");
        class2 = new Person().getClass();
        class3 = Person.class;
        System.out.println("類名稱1："+class1.getName());
        System.out.println("類名稱2："+class2.getName());
        System.out.println("類名稱3："+class3.getName());
}
//輸出結(jié)果
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
類名稱1：DateTest.Person
類名稱2：DateTest.Person
類名稱3：DateTest.Person

獲取一個對象的父類和實現(xiàn)的接口

為了測試getInterfaces()方法，此處將Person類繼承Comparable接口

public void test3() throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = Class.forName("DateTest.Person");
        //獲取父類
        Class parentClass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("父類為："+parentClass.getName());
        //獲取所有接口
        Class interf[] = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("實現(xiàn)的接口有：");
        for(int i = 0; i < interf.length; i++) {
            System.out.println((i+1)+":"+interf[i].getName());
        }
}
//輸出結(jié)果
父類為：java.lang.Object
實現(xiàn)的接口有：
1:java.lang.Comparable

獲取某個類的全部構(gòu)造函數(shù)并調(diào)用私有構(gòu)造方法

獲取 Student 類的全部構(gòu)造函數(shù)，并使用 Class 對象的 newInstance() 方法來創(chuàng)建 Class 對象對應類 Person 的實例來調(diào)用私有構(gòu)造方法。

public void test4() throws Exception {
        //1.加載Class對象
        Class clazz = Class.forName("DateTest.Person");
        //2.獲取所有公有構(gòu)造方法
        System.out.println("所有公有構(gòu)造方法");
        Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : conArray) {
            System.out.println(c);
        }
        
        System.out.println("----------------------------");
        System.out.println("所有構(gòu)造方法");
        conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : conArray) {
            System.out.println(c);
        }
        
        System.out.println("----------------------------");
        System.out.println("公有、無參的構(gòu)造方法");
        Constructor con = clazz.getConstructor(null);
        System.out.println("con = " + con);
        //調(diào)用構(gòu)造方法  
        Object obj = con.newInstance();
        System.out.println("obj = " + obj);
        
        System.out.println("----------------------------");
        System.out.println("獲取私有的構(gòu)造方法，并調(diào)用");
        con = clazz.getDeclaredConstructor(int.class);
        System.out.println(con);
        //調(diào)用構(gòu)造方法  
        con.setAccessible(true);
        obj = con.newInstance(20);
    }
//輸出結(jié)果
所有公有構(gòu)造方法
public DateTest.Person(java.lang.String,int)
public DateTest.Person(java.lang.String)
public DateTest.Person()
----------------------------
所有構(gòu)造方法
private DateTest.Person(int)
protected DateTest.Person(boolean)
public DateTest.Person(java.lang.String,int)
public DateTest.Person(java.lang.String)
public DateTest.Person()
----------------------------
公有、無參的構(gòu)造方法
con = public DateTest.Person()
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
obj = DateTest.Person@7a4f0f29
----------------------------
獲取私有的構(gòu)造方法，并調(diào)用
private DateTest.Person(int)
這是一個私有構(gòu)造方法，年齡=20

獲取某個類的全部屬性

獲取 Person類的全部屬性并調(diào)用：

public void test5() throws Exception {
        //1.獲取Class對象
        Class pclass = getClass().forName("DateTest.Person");
        //2.獲取字段
        System.out.println("獲取所有公有字段");
        Field[] fieldArray = pclass.getFields();
        for(Field f : fieldArray) {
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("----------------------------");
        System.out.println("獲取所有字段");
        fieldArray = pclass.getDeclaredFields();
        for(Field f : fieldArray) {
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("----------------------------");
        Field f = pclass.getField("name");
        System.out.println(f);
        //獲取一個對象
        Object obj = pclass.getConstructor().newInstance();
        f.set(obj,"張三");
        //驗證
        Person p = (Person)obj;
        System.out.println("驗證的姓名："+p.getName());
        System.out.println("----------------------------");
        f = pclass.getDeclaredField("age");
        System.out.println(f);
        f.setAccessible(true);
        f.set(obj, 21);
        System.out.println("驗證年齡："+p);
    }
//輸出結(jié)果
獲取所有公有字段
public java.lang.String DateTest.Person.name
public int DateTest.Person.id
----------------------------
獲取所有字段
public java.lang.String DateTest.Person.name
private int DateTest.Person.age
public int DateTest.Person.id
protected java.lang.String DateTest.Person.phone
----------------------------
public java.lang.String DateTest.Person.name
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
驗證的姓名：張三
----------------------------
private int DateTest.Person.age
驗證年齡：Person [name=張三, age=21]

獲取某個類的全部方法

public void test6() throws Exception {
        //1.獲取Class對象
        Class pClass = Class.forName("DateTest.Person");
        //2.獲取所有公有方法
        System.out.println("獲取所有的公有方法*");
        pClass.getMethods();
        Method[] methodArray = pClass.getMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("----------------------------");
        System.out.println("獲取所有的方法");
        methodArray = pClass.getDeclaredMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("獲取公有的test1()方法");
        Method m = pClass.getMethod("test1", String.class);
        System.out.println(m);
        //實例化一個Student對象
        Object obj = pClass.getConstructor().newInstance();
        m.invoke(obj, "lisi");

        System.out.println("獲取私有的test4()方法*");
        m = pClass.getDeclaredMethod("test4", int.class);
        System.out.println(m);
        m.setAccessible(true);//解除私有限定
        Object result = m.invoke(obj, 20);//需要兩個參數(shù)，一個是要調(diào)用的對象（獲取有反射），一個是實參
        System.out.println("返回值：" + result);
}
//輸出結(jié)果
獲取所有的公有方法*
public java.lang.String DateTest.Person.toString()
public int DateTest.Person.compareTo(java.lang.Object)
public java.lang.String DateTest.Person.getName()
public int DateTest.Person.getId()
public void DateTest.Person.setName(java.lang.String)
public void DateTest.Person.test1(java.lang.String)
public int DateTest.Person.getAge()
public java.lang.String DateTest.Person.getPhone()
public void DateTest.Person.setAge(int)
public void DateTest.Person.setPhone(java.lang.String)
public void DateTest.Person.setId(int)
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
----------------------------
獲取所有的方法
public java.lang.String DateTest.Person.toString()
public int DateTest.Person.compareTo(java.lang.Object)
public java.lang.String DateTest.Person.getName()
public int DateTest.Person.getId()
public void DateTest.Person.setName(java.lang.String)
public void DateTest.Person.test1(java.lang.String)
protected void DateTest.Person.test2()
private java.lang.String DateTest.Person.test4(int)
void DateTest.Person.test3()
public int DateTest.Person.getAge()
public java.lang.String DateTest.Person.getPhone()
public void DateTest.Person.setAge(int)
public void DateTest.Person.setPhone(java.lang.String)
public void DateTest.Person.setId(int)
獲取公有的test1()方法
public void DateTest.Person.test1(java.lang.String)
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
調(diào)用了：公有的，String參數(shù)的test1(): name = lisi
獲取私有的test4()方法*
private java.lang.String DateTest.Person.test4(int)
調(diào)用了，私有的，并且有返回值的，int參數(shù)的test4(): age = 20
返回值：abcd

調(diào)用某個類的方法

Java 反射獲取 Class 對象并使用invoke()方法調(diào)用方法 reflect1() 和 reflect2()：

public void test7() throws Exception{
        Class clazz = Class.forName("DateTest.ReflectTest");
        Method method = clazz.getMethod("show1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        method = clazz.getMethod("show2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "張三");
    }

    public void show1() {
        System.out.println("調(diào)用show1()");
    }
    public void show2(int age, String name) {
        System.out.println("調(diào)用show2()");
        System.out.println("age: " + age + "name: " + name);
    }
//輸出結(jié)果
調(diào)用show1()
調(diào)用show2()
age: 20name: 張三

反射機制的動態(tài)代理

首先需要定義一個 InvocationHandler 接口的子類，完成代理的具體操作

package DateTest;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
     private Object obj = null;

     public Object bind(Object obj) {
         this.obj = obj;
         return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
     }

     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
         Object temp = method.invoke(this.obj, args);
         return temp;
     }
}

package DateTest;

public interface Animal {
    public void eat(String name);
}

package DateTest;

public class Dog implements Animal{
    public void eat(String name) {
        System.out.println(name+"eat!");
    }
}

新建類實現(xiàn)接口Animal，使用 MyInvocationHandler.bind() 方法獲取即可實現(xiàn)調(diào)用。

public void test8(){
        MyInvocationHandler invo = new MyInvocationHandler();
        Animal sub = (Animal) invo.bind(new Dog());
        sub.eat("小狗");
    }
//輸出結(jié)果
小狗eat!

通過反射越過泛型檢查

泛型作用在編譯期，編譯過后泛型擦除（消失掉）。所以是可以通過反射越過泛型檢查的。

 public void test9() throws Exception{
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(111);
        list.add(222);
        Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list, "越過泛型檢查");
        //遍歷集合  
        for(Object obj : list){  
            System.out.println(obj);  
        }
    }
//輸出結(jié)果
111
222
越過泛型檢查

通過反射機制獲得數(shù)組信息并修改數(shù)組的大小和值

通過反射機制分別修改int和String類型的數(shù)組的大小并修改int數(shù)組的第一個值。

 public static void test10() throws Exception{
         int[] temp = { 12,45,65,5,1,32,4,56,12};
         int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
         print(newTemp);
         Array.set(newTemp, 0, 100);
         System.out.println("修改之后數(shù)組第一個元素為： " + Array.get(newTemp, 0));
         print(newTemp);
         String[] atr = { "a", "b", "c" };
         String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
         print(str1);
    }
    // 修改數(shù)組大小
    public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
        Class arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
        return newArr;
    }
    // 打印
    public static void print(Object obj) {
        Class c = obj.getClass();
        if (!c.isArray()) {
            return;
        }
        Class arr = obj.getClass().getComponentType();
        System.out.println("數(shù)組類型： " + arr.getName());
        System.out.println("數(shù)組長度為： " + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
//輸出結(jié)果
數(shù)組類型： int
數(shù)組長度為： 15
12 45 65 5 1 32 4 56 12 0 0 0 0 0 0 
修改之后數(shù)組第一個元素為： 100
數(shù)組類型： int
數(shù)組長度為： 15
100 45 65 5 1 32 4 56 12 0 0 0 0 0 0 
數(shù)組類型： java.lang.String
數(shù)組長度為： 8
a b c null null null null null

將反射機制應用于工廠模式

對于普通的工廠模式當我們在添加一個子類的時候，就需要對應的修改工廠類。當我們添加很多的子類的時候，會很麻煩。

package DateTest;

public interface Animal {
    public abstract void sleep();
}

package DateTest;

public class Dog implements Animal{
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("dog");
    }
}

package DateTest;

public class Cat implements Animal{
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("cat");
    }
}

package DateTest;

public class Factory {
    public static Animal getInstance(String ClassName) {
        Animal a = null;
        try {
            a = (Animal) Class.forName(ClassName).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return a;
    }
}

public void test11()throws Exception{
        Animal a = Factory.getInstance("DateTest.Dog");
        if (a != null) {
            a.sleep();
        }
    }
//輸出結(jié)果
dog

加載配置文件

//配置文件內(nèi)容為
//className = DateTest.ReflectTest
public void test13() throws IOException {
         Properties pro = new Properties();//獲取配置文件的對象  
         InputStream in=new Person().getClass().getResourceAsStream("/pro.txt");
         pro.load(in);//將流加載到配置文件對象中  
         in.close();  
         System.out.println(pro.getProperty("className"));
    }
//輸出結(jié)果
默認的無參構(gòu)造方法執(zhí)行了
DateTest.ReflectTest

獲取 ClassLoader 類加載器

public void test12() throws ClassNotFoundException {  
        //1、獲取一個系統(tǒng)的類加載器  
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();  
        System.out.println(classLoader);  

        //2、獲取系統(tǒng)類加載器的父類加載器  
        classLoader = classLoader.getParent();  
        System.out.println(classLoader);  

        //3、獲取擴展類加載器的父類加載器  
        //輸出為Null,引導類加載器無法被Java程序直接引用  
        classLoader = classLoader.getParent();  
        System.out.println(classLoader);  

        //4、測試當前類由哪個類加載器進行加載 ,結(jié)果是系統(tǒng)的類加載器  
        classLoader = Class.forName("DateTest.ReflectTest").getClassLoader();  
        System.out.println(classLoader);  

        //5、測試JDK提供的Object類由哪個類加載器負責加載的  
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();  
        System.out.println(classLoader);  
    }
//輸出結(jié)果
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@6bc7c054
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@2ef1e4fa
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@6bc7c054
null

總結(jié)

反射機制的應用雖然有很多優(yōu)點，但是反射會額外消耗一定的系統(tǒng)資源，因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。另外，反射允許代碼執(zhí)行一般情況下不被允許的操作，所以一般能用其它方式實現(xiàn)的就盡量不去用反射。

參考文章

https://blog.csdn.net/sinat_3...
https://www.cnblogs.com/tech-...

云服務(wù)器 GPU云服務(wù)器 java反射機制方法反射機制實例 php里的反射機制 java 反射‘’

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