Java反射机制

Java反射机制概述

Reflection(反射)是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)，这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为:反射。

动态语言

是一类在运行时可以改变其结构的语言:例如新的函数、对象、甚至代码可以

被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。 主要动态语言:Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。
静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、 C++。

Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。 Java的动态性让编程的时候更加灵活!

Java反射机制提供的功能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时获取泛型信息
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
在运行时处理注解
生成动态代理

反射相关的主要API

java.lang.Class:代表一个类
java.lang.reflect.Method:代表类的方法
java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器

Class类

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承:

public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即: 可以通过对象反射求出类的名称。

对象照镜子后可以得到的信息:某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。

对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个 Class 对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息。

Class本身也是一个类
Class 对象只能由系统建立对象
一个加载的类在 JVM 中只会有一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象。

常用方法

方法名	功能说明
staticClass forName(Stringname)	返回指定类名 name 的 Class 对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类、基本类型或void)名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class [] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Class getSuperclass()	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组
Method getMethod(String name,Class … paramTypes)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

获取Class类的实例

前提:若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高

实例:Class clazz = String.class;
前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象

实例:Class clazz = test.getClass();
前提:已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException

实例:Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);
通过获取该类的ClassLoader对象，通过loadClass()方法获取Class实例

ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();

Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

public class ClassInstance {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.
        Class<Test> clazz1 = Test.class;
        //2.
        Test test = new Test();
        Class<? extends Test> clazz2 = test.getClass();
        //3.
        Class<?> clazz3 = Class.forName("reflection.test1.Test");
        //4.
        ClassLoader classLoader = test.getClass().getClassLoader();
        Class<?> clazz4 = classLoader.loadClass("reflection.test1.Test");

        System.out.println(clazz1==clazz2);
        System.out.println(clazz2==clazz3);
        System.out.println(clazz3==clazz4);
    }
}

哪些类型可以有Class对象?

class: 外部类，成员(成员内部类，静态内部类)，局部内部类，匿名内部类
interface:接口
[]:数组
enum:枚举
annotation:注解@interface
primitive type:基本数据类型
void

//Class实例可以是哪些结构的说明：
@Test
public void test4(){
    Class c1 = Object.class;
    Class c2 = Comparable.class;
    Class c3 = String[].class;
    Class c4 = int[][].class;
    Class c5 = ElementType.class;
    Class c6 = Override.class;
    Class c7 = int.class;
    Class c8 = void.class;
    Class c9 = Class.class;

    int[] a = new int[10];
    int[] b = new int[100];
    Class c10 = a.getClass();
    Class c11 = b.getClass();
    // 只要数组的元素类型与维度一样(int--int)，就是同一个Class
    System.out.println(c10 == c11);

}

数组Class对象只要数组类型一样，就是同一个Class。

创建运行时类的对象

有了Class对象，能做什么?

创建类的对象:调用Class对象的newInstance()方法要求:

类必须有一个无参数的构造器。
类的构造器的访问权限需要足够。

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗?

不是!

只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。步骤如下:

通过Class类的getDeclaredConstructor(Class ... parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。
通过Constructor实例化对象。

以上是反射机制应用最多的地方。

总结

可以通过Class对象的newInstance()获取默认构造器创建对象（public,default访问权限要够）
可以通过Class对象的getConstructor()获取指定公共构造器(public),在通过构造器的newInstance创建对象。
可以通过Class对象的getDeclaredConstructor()获取指定构造器，私有的只要使用构造器对象的setAccessible(true)就能访问。也就是能获取任意正确参数构造器。在通过构造器对象的newInstance创建对象

//1.
Person person = clazz.newInstance();
System.out.println(person);

//2.
Constructor<Person> constructor = clazz.getConstructor();
Person person1 = constructor.newInstance();
System.out.println(person1);

//3.
Constructor<Person> declaredConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
//获取私有构造器操作
declaredConstructor.setAccessible(true);
Person a = declaredConstructor.newInstance("a");
System.out.println(a);

//1.根据全类名获取对应的Class对象
String name = “atguigu.java.Person";
Class clazz = null;
clazz = Class.forName(name); 

//2.调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例
Constructor con = clazz.getConstructor(String.class,Integer.class); 

//3.通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性 
Person p2 = (Person) con.newInstance("Peter",20); 

System.out.println(p2);

获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

实现的全部接口
所继承的父类
全部的构造器
全部的方法
全部的Field
runtime注解

实现的全部接口
public Class<?>[] getInterfaces() 确定此对象所表示的类或接口实现的接口。

所继承的父类
public Class<? Super T> getSuperclass() 返回表示此 Class 所表示的实体(类、接口、基本类型)的父类的 Class。

全部的构造器
public Constructor<T>[] getConstructors() 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。

public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors() 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。

Constructor类中:

取得修饰符: public int getModifiers();
取得方法名称: public String getName();
取得参数的类型:public Class<?>[] getParameterTypes();

全部的方法
public Method[] getDeclaredMethods() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法
public Method[] getMethods()返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法

Method类中:

public Class<?> getReturnType()取得全部的返回值
public Class<?>[] getParameterTypes()取得全部的参数
public int getModifiers()取得修饰符
public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息

全部的Field
public Field[] getFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。 public Field[] getDeclaredFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。

Field方法中:

publicintgetModifiers() 以整数形式返回此Field的修饰符
publicClass<?>getType() 得到Field的属性类型
publicStringgetName()返回Field的名称。

Annotation相关

get Annotation(Class<T> annotationClass)

getDeclaredAnnotations()

泛型相关

获取父类泛型类型:Type getGenericSuperclass()

泛型类型:ParameterizedType

获取实际的泛型类型参数数组:getActualTypeArguments()

类所在的包 Package getPackage()

调用运行时类的指定结构

指定方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。步骤:

1.通过Class类的getMethod(String name,Class...parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

2.之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object invoke(Object obj, Object … args)

说明:

Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null
若原方法形参列表为空，则Object[] args为null
若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。

    /*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testMethod() throws Exception {

        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
         */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        /*
        3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
         */
        Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");

        // private static void showDesc()

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

    }

指定属性

在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和 get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。

public Field getField(String name) 返回此Class对象表示的类或接口的指定的

public的Field。
public Field getDeclaredField(String name)返回此Class对象表示的类或接口的

指定的Field。

在Field中:

public Object get(Object obj) 取得指定对象obj上此Field的属性内容
public void set(Object obj,Object value) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

public class FieldTest {


    @Test
    public void test1() {
        Class<Person> clazz = Person.class;

        //获取属性结构
        //getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f : declaredFields) {
            System.out.println(f);
        }
    }

    //权限修饰符  数据类型 变量名
    @Test
    public void test2() {
        Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f : declaredFields) {
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");

            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.print(type.getName() + "\t");

            //3.变量名
            String fName = f.getName();
            System.out.print(fName);

            System.out.println();
        }
    }

}