JAVA反射機制基礎概念

　　反射機制:所謂的反射機制就是java語言在運行時擁有一項自觀的能力。經過這種能力能夠完全的瞭解自身的狀況爲下一步的動做作準備。下面具體介紹一下java的反射機制。這裏你將顛覆原來對java的理解。 Java的反射機制的實現要藉助於4個類：class，Constructor，Field，Method；其中class表明的時類對 象，Constructor－類的構造器對象，Field－類的屬性對象，Method－類的方法對象。經過這四個對象咱們能夠粗略的看到一個類的各個組 成部分。 Class：程序運行時，java運行時系統會對全部的對象進行運行時類型的處理。這項信息記錄了每一個對象所屬的類，虛擬機一般使用運行時類型信息選擇正 確的方法來執行（摘自：白皮書）。可是這些信息咱們怎麼獲得啊，就要藉助於class類對象了啊。在Object類中定義了getClass()方法。我 們能夠經過這個方法得到指定對象的類對象。而後咱們經過分析這個對象就能夠獲得咱們要的信息了。 好比：ArrayList arrayList; Class clazz = arrayList.getClass(); 而後我來處理這個對象clazz。 固然了Class類具備不少的方法，這裏重點將和Constructor，Field，Method類有關係的方法。 Reflection 是 Java 程序開發語言的特徵之一，它容許運行中的 Java 程序對自身進行檢查，或者說「自審」，並能直接操做程序的內部屬性。Java 的這一能力在實際應用中也許用得不是不少，可是我的認爲要想對java有個更加深刻的瞭解仍是應該掌握的。

1. 一個簡單的例子

考慮下面這個簡單的例子，讓咱們看看 reflection 是如何工做的。

import java.lang.reflect.*;

public class DumpMethods {
   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class c = Class.forName("java.util.Stack");

           Method m[] = c.getDeclaredMethods();

           for (int i = 0; i < m.length; i++)
               System.out.println(m[i].toString());
      }
      catch (Throwable e){
            System.err.println(e);
      }
   }
}

它的結果輸出爲：

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

這樣就列出了java.util.Stack 類的各方法名以及它們的限制符和返回類型。

這個程序使用 Class.forName 載入指定的類，而後調用 getDeclaredMethods 來獲取這個類中定義了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用來描述某個類中單個方法的一個類。

2.開始使用 Reflection

用於 reflection 的類，如 Method，能夠在 java.lang.relfect 包中找到。使用這些類的時候必需要遵循三個步驟：第一步是得到你想操做的類的 java.lang.Class 對象。在運行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 類來描述類和接口等。

下面就是得到一個 Class 對象的方法之一：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

這條語句獲得一個 String 類的類對象。還有另外一種方法，以下面的語句：

Class c = int.class; 或者 Class c = Integer.TYPE;

它們可得到基本類型的類信息。其中後一種方法中訪問的是基本類型的封裝類 (如 Integer) 中預先定義好的 TYPE 字段。

第二步是調用諸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得該類中定義的全部方法的列表。

一旦取得這個信息，就能夠進行第三步了——使用 reflection API 來操做這些信息，以下面這段代碼：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

Method m[] = c.getDeclaredMethods();

System.out.println(m[0].toString());

它將以文本方式打印出 String 中定義的第一個方法的原型。

在下面的例子中，這三個步驟將爲使用 reflection 處理特殊應用程序提供例證。

模擬 instanceof 操做符

獲得類信息以後，一般下一個步驟就是解決關於 Class 對象的一些基本的問題。例如，Class.isInstance 方法能夠用於模擬 instanceof 操做符：

class S {
}

public class IsInstance {
   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class cls = Class.forName("S");
           boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37));
           System.out.println(b1);
           boolean b2 = cls.isInstance(new S());
           System.out.println(b2);
      }
      catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
      }
   }
}

在這個例子中建立了一個S 類的 Class 對象，而後檢查一些對象是不是S的實例。Integer(37) 不是，但 new S()是。

3.找出類的方法

找出一個類中定義了些什麼方法，這是一個很是有價值也很是基礎的 reflection 用法。下面的代碼就實現了這一用法：

import java.lang.reflect.*;

public class Method1 {
   private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {

   if (p == null)
      throw new NullPointerException();
   return x;
}

   public static void main(String args[]) {
       try {
           Class cls = Class.forName("Method1");
           Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods();

           for (int i = 0; i < methlist.length; i++) {
               Method m = methlist[i];
               System.out.println("name = " + m.getName());
               System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass());
               Class pvec[] = m.getParameterTypes();

               for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
                   System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);

               Class evec[] = m.getExceptionTypes();

               for (int j = 0; j < evec.length; j++)
                   System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);

               System.out.println("return type = " + m.getReturnType());
               System.out.println("-----");
           }
       }
       catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
       }
   }
}

這個程序首先取得 method1 類的描述，而後調用 getDeclaredMethods 來獲取一系列的 Method 對象，它們分別描述了定義在類中的每個方法，包括 public 方法、protected 方法、package 方法和 private 方法等。若是你在程序中使用 getMethods 來代替 getDeclaredMethods，你還能得到繼承來的各個方法的信息。

取得了 Method 對象列表以後，要顯示這些方法的參數類型、異常類型和返回值類型等就不難了。這些類型是基本類型仍是類類型，均可以由描述類的對象按順序給出。

輸出的結果以下：

name = f1
decl class = class method1
param #0 class java.lang.Object
param #1 int
exc #0 class java.lang.NullPointerException
return type = int
-----
name = main
decl class = class method1
param #0 class [Ljava.lang.String;
return type = void

4.獲取構造器信息

獲取類構造器的用法與上述獲取方法的用法相似，如：

import java.lang.reflect.*;

public class Constructor1 {
   public Constructor1() {
   }

   protected Constructor1(int i, double d) {
   }

   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class cls = Class.forName("Constructor1");
           Constructor ctorlist[] = cls.getDeclaredConstructors();

           for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {
              Constructor ct = ctorlist[i];
              System.out.println("name = " + ct.getName());
              System.out.println("decl class = " + ct.getDeclaringClass());
              Class pvec[] = ct.getParameterTypes();

              for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
                 System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);

              Class evec[] = ct.getExceptionTypes();

              for (int j = 0; j < evec.length; j++)
                 System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);

              System.out.println("-----");
           }
      }
      catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
      }
   }
}

這個例子中沒能得到返回類型的相關信息，那是由於構造器沒有返回類型。

這個程序運行的結果是：

name = Constructor1
decl class = class Constructor1
param #0 int
param #1 double
-----
name = Constructor1
decl class = class Constructor1
-----

5.獲取類的字段(域)

找出一個類中定義了哪些數據字段也是可能的，下面的代碼就在幹這個事情：

import java.lang.reflect.*;

public class Field1 {
   private double d;
   public static final int i = 37;
   String s = "testing";

   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class cls = Class.forName("Field1");
           Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields();

           for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) {
              Field fld = fieldlist[i];
              System.out.println("name = " + fld.getName());
              System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass());
              System.out.println("type = " + fld.getType());
              int mod = fld.getModifiers();
              System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod));
              System.out.println("-----");
           }
      }
      catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
      }
   }
}

這個例子和前面那個例子很是類似。例中使用了一個新東西 Modifier，它也是一個 reflection 類，用來描述字段成員的修飾語，如「private int」。這些修飾語自身由整數描述，並且使用 Modifier.toString 來返回以「官方」順序排列的字符串描述 (如「static」在「final」以前)。這個程序的輸出是：

name = d
decl class = class Field1
type = double
modifiers = private
-----
name = i
decl class = class Field1
type = int
modifiers = public static final
-----
name = s
decl class = class Field1
type = class java.lang.String
modifiers =
-----

和獲取方法的狀況一下，獲取字段的時候也能夠只取得在當前類中申明瞭的字段信息 (getDeclaredFields)，或者也能夠取得父類中定義的字段 (getFields) 。

6.根據方法的名稱來執行方法

文本到這裏，所舉的例子無一例外都與如何獲取類的信息有關。咱們也能夠用 reflection 來作一些其它的事情，好比執行一個指定了名稱的方法。下面的示例演示了這一操做：

import java.lang.reflect.*;

public class Method2 {
   public int add(int a, int b) {
      return a + b;
   }

   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class cls = Class.forName("Method2");

           Class partypes[] = new Class[2];
           partypes[0] = Integer.TYPE;
           partypes[1] = Integer.TYPE;

           Method meth = cls.getMethod("add", partypes);

           Method2 methobj = new Method2();
           Object arglist[] = new Object[2];
           arglist[0] = new Integer(37);
           arglist[1] = new Integer(47);

           Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist);
           Integer retval = (Integer) retobj;
           System.out.println(retval.intValue());
      }
      catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
      }
   }
}

假如一個程序在執行的某處的時候才知道須要執行某個方法，這個方法的名稱是在程序的運行過程當中指定的 (例如，JavaBean 開發環境中就會作這樣的事)，那麼上面的程序演示瞭如何作到。

上例中，getMethod用於查找一個具備兩個整型參數且名爲 add 的方法。找到該方法並建立了相應的Method 對象以後，在正確的對象實例中執行它。執行該方法的時候，須要提供一個參數列表，這在上例中是分別包裝了整數 37 和 47 的兩個 Integer 對象。執行方法的返回的一樣是一個 Integer 對象，它封裝了返回值 84。

7.建立新的對象

對於構造器，則不能像執行方法那樣進行，由於執行一個構造器就意味着建立了一個新的對象 (準確的說，建立一個對象的過程包括分配內存和構造對象)。因此，與上例最類似的例子以下：

import java.lang.reflect.*;

public class Constructor2 {
   public Constructor2() {
   }

   public Constructor2(int a, int b) {
      System.out.println("a = " + a + " b = " + b);
   }

   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class cls = Class.forName("Constructor2");
           Class partypes[] = new Class[2];
           partypes[0] = Integer.TYPE;
           partypes[1] = Integer.TYPE;

           Constructor ct = cls.getConstructor(partypes);
           Object arglist[] = new Object[2];
           arglist[0] = new Integer(37);
           arglist[1] = new Integer(47);
           Object retobj = ct.newInstance(arglist);
      }
      catch (Throwable e) {
           System.err.println(e);
      }
   }
}

根據指定的參數類型找到相應的構造函數並執行它，以建立一個新的對象實例。使用這種方法能夠在程序運行時動態地建立對象，而不是在編譯的時候建立對象，這一點很是有價值。