Java 從入門到精通-反射機制

時間 2020-06-04

標籤 java 入門精通反射機制欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

導讀

　　Java反射機制是開發者邁向結構化開發的重要一步，同時掌握了反射機制也就掌握了全部框架的核心實現思想。java

認識反射機制

簡單例子

　　經過以上的程序就會發現，除了對象的正向處理操做以外，還能夠經過getClass()方法來獲取一個類對應的完整的信息的結構，而這就是反射的開始。設計模式

Class類對象實例化

　　在整個反射機制之中，Class類是整個反射操做的源頭所在，若是如今能夠獲取Class類的對象，那麼就能夠進行全部的更加深層次的反射操做(上面案例僅僅是根據實例化對象的Class獲取了類的基本名稱)。安全

　　在Java的處理機制之中，實際上會有三種方式能夠獲取Class類的實例化對象。框架

方式1、工具

　　因爲在Object類中提供有getClass()方法，因此任意的實例化對象均可以經過此方法來獲取Class類的對象實例。學習

方式2、spa

　　在Java處理過程之中，能夠直接使用「類名稱.class」的形式直接在沒有產生實例化對象的時候獲取Class類的實例。操作系統

　　這個時候輸出會直接經過toString()方法來獲取相關的對象完整信息。線程

方式3、設計

　　在Class類的內部提供一個根據「類名稱」字符串實現類反射加載的處理方法

 public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException {}

　　在以前獲取Class類對象的狀況下都必須獲取類自己對應的程序包，可是若是使用了"Class.forName()"方法進行Class類對象實例化獲取的時候，就能夠直接將類名稱以字符串的形式定義在程序之中。

　　這個時候就經過字符串實現了類的加載，可是須要明確的是，以上的這幾點處理語法在整個項目的實際開發過程之中所有都有可能使用到，不可能作一個優先級區分。

反射實例化類對象

　　上面三種方式，咱們已經能夠獲得三種實例化Class類對象的方法，可是不理解的是，爲何咱們要分析這三種方法，或者是爲何要獲取Class類的實例化對象呢？

反射對象實例化

　　在Java之中若是要想產生一個類的實例化對象，那麼你給要經過關鍵字new進行構造方法的調用，隨後再經過該對象進行具體的類的結構操做，能夠除了這種關鍵字new以外，若是此時已經得到了Class類的對象實例，那麼就能夠經過Class類的以下方法來實現類對象的實例化處理。

傳統對象實例化

反射對象實例化

　　經過以上兩個代碼的對比能夠發現，使用關鍵字new或者使用反射機制中提供newInstance()兩個方法均可以實現類對象實例化處理，這樣就意味着今後以後能夠不侷限於關鍵字「new」的使用。JDK 1.9以後傳統所使用的newInstance()方法不推薦使用了，變爲了如下使用方式

class.getDeclaredConstructor().newInstance();

　　在JDK 1.9以後若是要想經過Class類對象獲取其餘類的實例，那麼就須要進行方法的更換，可是又另一點須要注意的是，當經過Class類對象獲取指定類實例的時候，newInstance()方法所返回的數據類型爲Object，那麼這個時候就須要進行一些對象的向下轉型處理(對象的向下會存在有安全隱患)

　　須要注意的是，雖然以上的操做能夠經過向下轉型獲取指定類型的對象實例，可是這種操做的代碼是存在有設計上問題的，之因此使用反射很大的程度上是不但願進行完整類信息的導入，可是若是僅僅是按照如上的方式進行處理，那麼若是真的有一些其餘包的類，則依然會出現導入包的狀況。

　　當有了反射機制的支持以後，那麼就能夠獲得第二種對象實例化的方案，而這種方案之中主要依靠的是Class完成。

反射與工廠設計模式

　　經過反射能夠獲取類的實例化對象，可是如今就須要去思考爲何要提供反射的機制來獲取實例化對象，或者說若是直接使用關鍵字new有什麼問題嘛？若是要想回答這個問題最佳的作法是經過工廠設計模式來進行分析。

　　可是若是說此時IPeople接口裏面有幾萬個子類呢？此時Factory類維護起來是否是很麻煩？因此這種傳統的靜態工廠類是不可能知足於現實的項目開發要求的，最佳的作法要採用動態工廠類，反射機制就能夠登場了。

　　在使用反射操做的時候只須要根據字符串(類名稱)獲取Class類的實例化對象以後就能夠直接反射實例化對象處理，這樣的操做最適合完成工廠設計的改良。

經過動態工廠設計模式解決當前的設計問題：

　　此時工廠類徹底變爲了一種獨立的操做模式，無論你的項目中IPeople接口到底會產生多少個子類，那麼對於整個的工廠類來說都沒有任何的區別，只要給出類的徹底路徑便可，而且該類屬於IPeople接口的子類，就均可以動態實例化。

反射機制與單例設計模式

　　能夠看到在JVM進程之中某一個類只容許提供惟一的一個實例化對象。

線程安全的單例模式

反射獲取類結構信息

　　反射機制除了能夠經過Class類的方式獲取一個類的實例化對象以外，其最大的特色還能夠實現整個類結果的剖析。例如：該類的父類、他實現的父接口、類中的構造方法、成員屬性或者普通方法等等。

獲取類結構信息

　　若是要進行一個類的定義，那麼在這個類中每每會存在有程序所處的包、一個類所繼承的父類或者是相關的實現接口，那麼這些信息均可以經過Class類直接獲取，在Class中提供以下的幾個方法。

public Package getPackage(){} ==>獲取指定類的所在包
public Class<? super T> getSuperclass(){} ==>獲取實現父類
public Class<?>[] getInterfaces(){} ==>獲取全部實現的所有接口

　　在整個的程序之中利用Class這種處理結構，就能夠持續進行當前類繼承關係的剖析，這樣的操做的結構就是對已有類執行反射的處理過程。之因此如今能夠實現這樣的功能，主要的緣由是針對於生成的二進制字節碼文件進行的處理。

反射調用構造方法

　　在一個類中會存在有若干個構造方法的信息，那麼這樣就在Class類裏面能夠基於反射機制來獲取一個類中所有已經存在的構造方法，具體的操做方法以下。

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException -->根據指定參數類型獲取指定構造方法對象
public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException -->獲取類中所有構造方法，只能訪問public構造方法的訪問權限
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException -->獲取類中指定參數類型構造方法
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException -->獲取所有構造方法，能夠得到類中所有構造方法

　　能夠發如今Class類中對於構造方法信息的獲取分爲了兩組的方法名稱，之家有什麼區別呢？

　　在Java反射機制之中，每個Constrcutor類對象實例實際上都會描述一個對應的構造方法信息，因而可使用Constructor類中的以下方法進行構造方法的處理

public String getName() -->獲取構造方法的名稱
public int getParameterCount() --> 獲取方法中的參數個數
public TypeVariable<?>[] getTypeParameters() -->獲取構造方法的參數類型
public T newInstance(Object... initargs) -->調用構造方法進行對象的反射實例化

　　獲取構造方法的主要目的是進行指定有參構造的對象實例化處理操做。

反射調用方法

　　在一個類中處理構造以外還會存在有許多類中提供的方法，那麼在這種狀況下，全部的方法信息也是能夠經過Class類的對象反射獲取的，使用以下方法獲取便可

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) -->獲取類中的public訪問權限定義的指定方法
public Method[] getMethods() -->獲取類中全部定義的public方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) -->獲取本類中的指定參數的方法，不區分訪問控制權限
public Method[] getDeclaredMethods() -->獲取本類中全部方法(不區分訪問控制權限)

　　在Java反射機制運行過程之中，每個方法都經過Method類的對象實例來進行包裝，這種狀況下若是要想進行方法更深刻層次的調用，就須要去研究Method類的重要組成，在Method類中提供有以下幾個經常使用方法

public Class<?> getReturnType() -->獲取方法的返回值類型
public Type[] getGenericParameterTypes() -->獲取方法的參數類型
public Type[] getGenericExceptionTypes() -->獲取方法中拋出的異常類型
public Object invoke(Object obj, Object... args) -->方法的調用
public int getModifiers() -->方法的訪問修飾符

　　經過反射獲取類中的所有的方法的信息內容，在以前進行方法內容輸出的時候所採用的方式是由Method類提供的toString()方法，咱們如今能夠實現全部方法信息的獲取

package com.cyb.demo;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.lang.reflect.Type;

class People { // People類中的構造方法使用不一樣的訪問權限
public void Speak() {}
private String Run(String name) throws Exception{
    return name+"正在跑。。。";
}
public String SelfInfo(String name,int age) throws RuntimeException,Exception{
    return "我叫："+name+",今年:"+age+"歲了";
}
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.cyb.demo.People");
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m:methods) {
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers())+" "); //方法的修飾符
            System.out.print(m.getGenericReturnType().getTypeName()+" "); //返回值類型
            System.out.print(m.getName()+" ("); //方法的名稱
            Type[] parameterTypes = m.getGenericParameterTypes();
            for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
                if (i>0) {
                    System.out.print(",");
                }
                System.out.print(parameterTypes[i].getTypeName()+" arg"+i);
            }
            System.out.print(")");
            Type[] exceptionTypes = m.getGenericExceptionTypes(); //獲取全部拋出的異常信息
            if (exceptionTypes.length>0) {
                System.out.print(" throws"); //輸出throws信息
                for (int x = 0; x < exceptionTypes.length; x++) {
                    if (x>0) {
                        System.out.print(", ");
                    }
                    System.out.print(exceptionTypes[x].getTypeName());
                }
            }
            System.out.println();//換行
        }
    }
}

　　在實際項目的開發過程之中，使用Method類的對象最大的用途並非進行方法結構的剖析(Method方法缺陷就是沒法獲取參數具體名稱定義)，最大的用途在於能夠實現方法的反射調用

　　使用如上的形式代替掉傳統的關鍵字new以及明確的「對象.方法()」形式，本質上來將就是爲了進行解耦合設計。

反射調用成員屬性

　　類中除了提供有構造還有方法以外，最爲重要的概念就是屬性，由於在不一樣的對象裏面所保存的內容就屬於屬性的信息，屬性嚴格來說在Java中成爲成員，因此若是要想得到全部程序的信息，就須要經過Class類的對象來完成。

public Field[] getFields() -->獲取全部繼承而來的public成員
public Field getField(String name) -->獲取一個指定名稱的成員
public Field[] getDeclaredFields() -->獲取本類定義的所有成員
public Field getDeclaredField(String name) -->獲取本類中指定名稱的成員對象

　　對於成員來說必定分爲本類成員、父類成員以及接口中的常量成員等信息，那麼下面來獲取這些信息。

　　在實際項目開發過程之中，若是使用反射進行處理的時候，通常來說都會採用「getDeclaredFields、getDeclaredField」，方式來獲取本類的操做屬性(即使使用了private封裝也能夠返回)，全部的成員在Java中都使用Field類型來進行描述。

Field類的相關方法

public Object get(Object obj) -->獲取指定成員的內容
public void set(Object obj, Object value) -->設置成員的屬性內容
public String getName() -->獲取成員名稱
public Class<?> getType() -->獲取成員類型
public void setAccessible(boolean flag) -->設置封裝的可見性

　　若是在一個類的對象裏面要進行成員的操做，那麼必定要首先獲取本類的實例化對象，而後才能夠進行，在Field類中就直接提供有set()方法設置屬性，get()方法獲取屬性的操做。

經過Field實現屬性的直接操做

　　從上面例子咱們能夠看到，童話裏都是騙人的，設置爲private私有屬性，直接能夠用反射暴力(setAccessible)打開可見性。對於屬性的操做通常仍是建議經過setter、getter方法完成，Field類只是表示有這種能力，但並不推薦。

Unsage工具類

　　java.lang.reflect 自己所描述的是一種反射的基本操做功能，除了這個基本的功能以外，在JDK裏面還提供有一個比較特殊的反射類：sun.misc.Unsafe (按照Java開發的原則來將，全部以「sun」開頭的包通常都不建議調用，由於這些包都會與操做系統的底層有關，能夠直接經過C++代碼進行操做)，其中Unsafe類能夠實如今沒有實例化對象的狀況下進行類中方法的調用，在這個類中提供有以下兩個重要的結構