Java 反射機制深刻研究

時間 2021-01-19

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Java反射機制深刻研究java

Java 反射是Java語言的一個很重要的特徵，它使得Java具體了「動態性」。程序員

在Java運行時環境中，對於任意一個類，可否知道這個類有哪些屬性和方法？對於任意一個對象，可否調用它的任意一個方法？答案是確定的。這種動態獲取類的信息以及動態調用對象的方法的功能來自於Java 語言的反射（Reflection）機制。數組

Java 反射機制主要提供瞭如下功能：ide

在運行時判斷任意一個對象所屬的類。學習

在運行時構造任意一個類的對象。this

在運行時判斷任意一個類所具備的成員變量和方法。url

在運行時調用任意一個對象的方法。spa

Reflection 是Java被視爲動態（或準動態）語言的一個關鍵性質。這個機制容許程序在運行時透過Reflection APIs取得任何一個已知名稱的class的內部信息，包括其modifiers（諸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、實現之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的全部信息，並可於運行時改變fields內容或調用methods。code

通常而言，開發者社羣說到動態語言，大體認同的一個定義是：「程序運行時，容許改變程序結構或變量類型，這種語言稱爲動態語言」。從這個觀點看，Perl，Python，Ruby是動態語言，C++，Java，C#不是動態語言。

儘管在這樣的定義與分類下Java不是動態語言，它卻有着一個很是突出的動態相關機制：Reflection。這個字的意思是「反射、映象、倒影」，用在Java身上指的是咱們能夠於運行時加載、探知、使用編譯期間徹底未知的classes。換句話說，Java程序能夠加載一個運行時才得知名稱的class，獲悉其完整構造（但不包括methods定義），並生成其對象實體、或對其fields設值、或喚起其methods。這種「看透class」的能力（the ability of the program to examine itself）被稱爲introspection（內省、內觀、檢討）。Reflection和introspection是常被並提的兩個術語。

在JDK中，主要由如下類來實現Java反射機制，這些類都位於java.lang.reflect包中：

Class類：表明一個類。

Field 類：表明類的成員變量（成員變量也稱爲類的屬性）。

Method類：表明類的方法。

Constructor 類：表明類的構造方法。

Array類：提供了動態建立數組，以及訪問數組的元素的靜態方法。

下面給出幾個例子看看Reflection API的實際運用：

1、經過Class類獲取成員變量、成員方法、接口、超類、構造方法等

在java.lang.Object 類中定義了getClass()方法，所以對於任意一個Java對象，均可以經過此方法得到對象的類型。Class類是Reflection API 中的核心類，它有如下方法

getName()：得到類的完整名字。

getFields()：得到類的public類型的屬性。

getDeclaredFields()：得到類的全部屬性。

getMethods()：得到類的public類型的方法。

getDeclaredMethods()：得到類的全部方法。

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：得到類的特定方法，name參數指定方法的名字，parameterTypes 參數指定方法的參數類型。

getConstructors()：得到類的public類型的構造方法。

getConstructor(Class[] parameterTypes)：得到類的特定構造方法，parameterTypes 參數指定構造方法的參數類型。

newInstance()：經過類的不帶參數的構造方法建立這個類的一個對象。

下面給出一個綜合運用的例子：

public class RefConstructor {

public static void main(String args[]) throws Exception {

RefConstructor ref = new RefConstructor();

ref.getConstructor();

}

public void getConstructor() throws Exception {

Class c = null;

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

Class cs[] = {java.lang.String.class};

System.out.println("\n-------------------------------\n");

Constructor cst1 = c.getConstructor(cs);

System.out.println("一、經過參數獲取指定Class對象的構造方法：");

System.out.println(cst1.toString());

Constructor cst2 = c.getDeclaredConstructor(cs);

System.out.println("二、經過參數獲取指定Class對象所表示的類或接口的構造方法：");

System.out.println(cst2.toString());

Constructor cst3 = c.getEnclosingConstructor();

System.out.println("三、獲取本地或匿名類Constructor 對象，它表示基礎類的當即封閉構造方法。");

if (cst3 != null) System.out.println(cst3.toString());

else System.out.println("-- 沒有獲取到任何構造方法！");

Constructor[] csts = c.getConstructors();

System.out.println("四、獲取指定Class對象的全部構造方法：");

for (int i = 0; i < csts.length; i++) {

System.out.println(csts[i].toString());

}

System.out.println("\n-------------------------------\n");

Type types1[] = c.getGenericInterfaces();

System.out.println("一、返回直接實現的接口：");

for (int i = 0; i < types1.length; i++) {

System.out.println(types1[i].toString());

}

Type type1 = c.getGenericSuperclass();

System.out.println("二、返回直接超類：");

System.out.println(type1.toString());

Class[] cis = c.getClasses();

System.out.println("三、返回超類和全部實現的接口：");

for (int i = 0; i < cis.length; i++) {

System.out.println(cis[i].toString());

}

Class cs1[] = c.getInterfaces();

System.out.println("四、實現的接口");

for (int i = 0; i < cs1.length; i++) {

System.out.println(cs1[i].toString());

}

System.out.println("\n-------------------------------\n");

Field fs1[] = c.getFields();

System.out.println("一、類或接口的全部可訪問公共字段：");

for (int i = 0; i < fs1.length; i++) {

System.out.println(fs1[i].toString());

}

Field f1 = c.getField("MIN_VALUE");

System.out.println("二、類或接口的指定已聲明指定公共成員字段：");

System.out.println(f1.toString());

Field fs2[] = c.getDeclaredFields();

System.out.println("三、類或接口所聲明的全部字段：");

for (int i = 0; i < fs2.length; i++) {

System.out.println(fs2[i].toString());

}

Field f2 = c.getDeclaredField("serialVersionUID");

System.out.println("四、類或接口的指定已聲明指定字段：");

System.out.println(f2.toString());

System.out.println("\n-------------------------------\n");

Method m1[] = c.getMethods();

System.out.println("一、返回類全部的公共成員方法：");

for (int i = 0; i < m1.length; i++) {

System.out.println(m1[i].toString());

}

Method m2 = c.getMethod("longValue", new Class[]{});

System.out.println("二、返回指定公共成員方法：");

System.out.println(m2.toString());

}

輸出結果：輸出結果很長，這裏再也不給出。

2、運行時複製對象

例程ReflectTester 類進一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester類有一個copy(Object object)方法，這個方法可以建立一個和參數object 一樣類型的對象，而後把object對象中的全部屬性拷貝到新建的對象中，並將它返回

這個例子只能複製簡單的JavaBean，假定JavaBean 的每一個屬性都有public 類型的getXXX()和setXXX()方法。

public class ReflectTester {

public Object copy(Object object) throws Exception {

// 得到對象的類型

Class<?> classType = object.getClass();

System.out.println("Class:" + classType.getName());

// 經過默認構造方法建立一個新的對象

Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

// 得到對象的全部屬性

Field fields[] = classType.getDeclaredFields();

for (int i = 0; i < fields.length; i++) {

Field field = fields[i];

String fieldName = field.getName();

String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();

// 得到和屬性對應的getXXX()方法的名字

String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);

// 得到和屬性對應的setXXX()方法的名字

String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);

// 得到和屬性對應的getXXX()方法

Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[]{});

// 得到和屬性對應的setXXX()方法

Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[]{field.getType()});

// 調用原對象的getXXX()方法

Object value = getMethod.invoke(object, new Object[]{});

System.out.println(fieldName + ":" + value);

// 調用拷貝對象的setXXX()方法

setMethod.invoke(objectCopy, new Object[]{value});

}

return objectCopy;

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

Customer customer = new Customer("Tom", 21);

customer.setId(new Long(1));

Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);

System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " " + customerCopy.getName() + " "

+ customerCopy.getAge());

}

class Customer {

private Long id;

private String name;

private int age;

public Customer() {

}

public Customer(String name, int age) {

this.name = name;

this.age = age;

}

public Long getId() {

return id;

}

public void setId(Long id) {

this.id = id;

}

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;

}

輸出結果：

Class:com.langsin.reflection.Customer

id:1

name:Tom

age:21

Copy information:1 Tom 21

Process finished with exit code 0

解說：

ReflectTester 類的copy(Object object)方法依次執行如下步驟

（1）得到對象的類型：

Class classType=object.getClass();

System.out.println("Class:"+classType.getName());

（2）經過默認構造方法建立一個新對象：

Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

以上代碼先調用Class類的getConstructor()方法得到一個Constructor 對象，它表明默認的構造方法，而後調用Constructor對象的newInstance()方法構造一個實例。

3）得到對象的全部屬性：

Field fields[]=classType.getDeclaredFields();

Class 類的getDeclaredFields()方法返回類的全部屬性，包括public、protected、默認和private訪問級別的屬性

（4）得到每一個屬性相應的getXXX()和setXXX()方法，而後執行這些方法，把原來對象的屬性拷貝到新的對象中

3、用反射機制調用對象的方法

public class InvokeTester {

public int add(int param1, int param2) {

return param1 + param2;

}

public String echo(String msg) {

return "echo: " + msg;

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

Class<?> classType = InvokeTester.class;

Object invokeTester = classType.newInstance();

// Object invokeTester = classType.getConstructor(new

// Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

//獲取InvokeTester類的add()方法

Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[]{int.class, int.class});

//調用invokeTester對象上的add()方法

Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100), new Integer(200)});

System.out.println((Integer) result);

//獲取InvokeTester類的echo()方法

Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[]{String.class});

//調用invokeTester對象的echo()方法

result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"Hello"});

System.out.println((String) result);

}

在例程InvokeTester類的main()方法中，運用反射機制調用一個InvokeTester對象的add()和echo()方法

add()方法的兩個參數爲int 類型，得到表示add()方法的Method對象的代碼以下：

Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});

Method類的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的參數必須爲對象，若是參數爲基本類型數據，必須轉換爲相應的包裝類型的對象。invoke()方法的返回值老是對象，若是實際被調用的方法的返回類型是基本類型數據，那麼invoke()方法會把它轉換爲相應的包裝類型的對象，再將其返回。

在本例中，儘管InvokeTester 類的add()方法的兩個參數以及返回值都是int類型，調用add Method 對象的invoke()方法時，只能傳遞Integer 類型的參數，而且invoke()方法的返回類型也是Integer 類型，Integer 類是int 基本類型的包裝類：

Object result=addMethod.invoke(invokeTester,

new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});

System.out.println((Integer)result); //result 爲Integer類型

4、動態建立和訪問數組

java.lang.Array 類提供了動態建立和訪問數組元素的各類靜態方法。

例程ArrayTester1 類的main()方法建立了一個長度爲10 的字符串數組，接着把索引位置爲5 的元素設爲「hello」，而後再讀取索引位置爲5 的元素的值

public class ArrayTester1 {

public static void main(String args[]) throws Exception {

Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

// 建立一個長度爲10的字符串數組

Object array = Array.newInstance(classType, 10);

// 把索引位置爲5的元素設爲"hello"

Array.set(array, 5, "hello");

// 得到索引位置爲5的元素的值

String s = (String) Array.get(array, 5);

System.out.println(s);

}

例程ArrayTester2 類的main()方法建立了一個 5 x 10 x 15 的整型數組，並把索引位置爲[3][5][10] 的元素的值爲設37。

public class ArrayTester2 {

public static void main(String args[]) {

int[] dims = new int[]{5, 10, 15};

//建立一個具備指定的組件類型和維度的新數組。

Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

Object arrayObj = Array.get(array, 3);

Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();

System.out.println(cls);

arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);

Array.setInt(arrayObj, 10, 37);

int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;

System.out.println(arrayCast[3][5][10]);

}

深刻認識Class類

衆所周知Java有個Object類，是全部Java類的繼承根源，其內聲明瞭數個應該在全部Java類中被改寫的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一個Class類的對象。

Class類十分特殊。它和通常classes同樣繼承自Object，其實體用以表達Java程序運行時的classes和interfaces，也用來表達enum、array、primitive Java types

（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及關鍵詞void。當一個class被加載，或當加載器（class loader）的defineClass()被JVM調用，JVM 便自動產生一個Class object。若是您想借由「修改Java標準庫源碼」來觀察Class object的實際生成時機（例如在Class的constructor內添加一個println()），不可以！由於Class並無public constructor

Class是Reflection起源。針對任何您想探勘的class，惟有先爲它產生一個Class object，接下來才能經由後者喚起爲數十多個的Reflection APIs

Java容許咱們從多種途徑爲一個class生成對應的Class對象。參看本人的《深刻研究java.long.Class類》一文。

欲生成對象實體，在Reflection 動態機制中有兩種做法，一個針對「無自變量ctor」，一個針對「帶參數ctor」。若是欲調用的是「帶參數ctor「就比較麻煩些，再也不調用Class的newInstance()，而是調用Constructor 的newInstance()。首先準備一個Class[]作爲ctor的參數類型（本例指定

爲一個double和一個int），而後以此爲自變量調用getConstructor()，得到一個專屬ctor。接下來再準備一個Object[] 作爲ctor實參值（本例指定3.14159和125），調用上述專屬ctor的newInstance()。

動態生成「Class object 所對應之class」的對象實體；無自變量。

這個動做和上述調用「帶參數之ctor」至關相似。首先準備一個Class[]作爲參數類型（本例指定其中一個是String，另外一個是Hashtable），而後以此爲自變量調用getMethod()，得到特定的Method object。接下來準備一個Object[]放置自變量，而後調用上述所得之特定Method object的invoke()。

爲何得到Method object時不需指定回返類型？

由於method overloading機制要求signature必須惟一，而回返類型並不是signature的一個成份。換句話說，只要指定了method名稱和參數列，就必定指出了一個獨一無二的method。

4、運行時變動field內容

與先前兩個動做相比，「變動field內容」輕鬆多了，由於它不須要參數和自變量。首先調用Class的getField()並指定field名稱。得到特定的Field object以後即可直接調用Field的get()和set()。

public class RefFiled {

public double x;

public Double y;

public static void main(String args[]) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {

Class c = RefFiled.class;

Field xf = c.getField("x");

Field yf = c.getField("y");

RefFiled obj = new RefFiled();