Java反射机制

一、反射概念

　　Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在运行期借助于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。

　　通过下面的代码初步理解反射机制，通过这个大概理解反射机制，不需要每行代码都理解，下文会细讲。创建了一个Person类。

 //反射之前，对于Person的操作
    @Test
    public void test1() {

        //1.创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom", 12);

        //2.通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1.toString());

        p1.show();

        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
        //比如：name、showNation()以及私有的构造器
    }

    //反射之后，对于Person的操作
    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Class clazz = Person.class;
        //1.通过反射，创建Person类的对象
        Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Object obj = cons.newInstance("Tom", 12);
        Person p = (Person) obj;
        System.out.println(p.toString());
        //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p,10);
        System.out.println(p.toString());

        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);

        System.out.println("*******************************");

        //通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
        //调用私有的构造器
        Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);

        //调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1,"HanMeimei");
        System.out.println(p1);

        //调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation = (String) showNation.invoke(p1,"中国");//相当于String nation = p1.showNation("中国")
        System.out.println(nation);

    }

Person 类

package com.atguigu.java1;

/**
 * @author shkstart
 * @create 2019 下午 3:12
 */
@MyAnnotation(value="hi")
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<String>,MyInterface{

    private String name;
    int age;
    public int id;

    public Person(){}

    @MyAnnotation(value="abc")
    private Person(String name){
        this.name = name;
    }

     Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @MyAnnotation
    private String show(String nation){
        System.out.println("我的国籍是：" + nation);
        return nation;
    }

    public String display(String interests,int age) throws NullPointerException,ClassCastException{
        return interests + age;
    }


    @Override
    public void info() {
        System.out.println("我是一个人");
    }

    @Override
    public int compareTo(String o) {
        return 0;
    }

    private static void showDesc(){
        System.out.println("我是一个可爱的人");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", id=" + id +
                '}';
    }
}

通过直接new的方式或反射的方式都可以调用公共的结构，开发中到底用那个？
　　建议：直接new的方式。什么时候会使用反射的方式呢？由于反射的特征是动态性，需要用到动态性的时候可以用反射。

从上述代码可以大概了解到Java反射机制提供的功能有

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

二、 Class类的理解
1.类的加载过程：程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。
2.换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
3.加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

Class类常用的方法

三、获取Class实例的几种方式：（前三种方式需要掌握）

//方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);

        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);

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

        //方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz1 == clazz4);

有Class对象的

　　（1）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

　　（2）interface：接口

　　（3）[]：数组

　　（4）enum：枚举

　　（5）annotation：注解@interface

　　（6）primitivetype：基本数据类型

　　（7）void

四、创建运行时类的对象

　　创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法

要求：

　　1）类必须有一个无参数的构造器。

　　2）类的构造器的访问权限需要足够。

代码举例

Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);

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：

　　1）通过Class类的getDeclaredConstructor(Class ... parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器

　　2）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。

　　3）通过Constructor实例化对象。

//1.获取对应的Class对象
Class clazz= Class.forName(Person);

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

五、获取运行时类的完整结构

　　我们可以通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性(Field)、方法(Method)、构造器(Constructor)、父类(Superclass)、接口(Interface)、父类的泛型、包(package)、注解(Annotation)、异常等。。。。

　　获取全部的属性:

　　Field:public Field[] getFields()　　public Field[] getDeclaredFields()

public void test1(){

    Class 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 f : fields){
        System.out.println(f);
    }
    System.out.println();

    //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);
    }
}

Field方法中：

　　public int getModifiers() 以整数形式返回此Field的修饰符

　　public Class<?> getType() 得到Field的属性类型

　　public String getName() 返回Field的名称。

　　获取全部的方法(Method)

　　public Method[] getDeclaredMethods() 　　public Method[] getMethods()

@Test
public void test1(){

    Class clazz = Person.class;

    //getMethods():获取当前运行时类及其所父类中声明为public权限的方法
    Method[] methods = clazz.getMethods();
for(Method m : methods){
        System.out.println(m);
    }
    System.out.println();
    //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的方法
    Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m : declaredMethods){
        System.out.println(m);
    }
}

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 intgetModifiers()取得修饰符

　　public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息

　　获取全部的构造器(Constructor)

　　public Constructor<T>[] getConstructors()　　public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors()

@Test
    public void test1(){

        Class clazz = Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
for(Constructor c : constructors){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c : declaredConstructors){
            System.out.println(c);
        }

    }

Constructor类中:

　　取得修饰符:public intgetModifiers();

　　取得方法名称: public String getName();

　　取得参数的类型：public Class<?>[] getParameterTypes()；

　　全部的父类(Superclass)public Class<? Super T> getSuperclass()

 @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;

        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

　　获取全部的接口(Interface)

　　public Class<?>[] getInterfaces()

 @Test
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;
        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }

    }

　　获取泛型

　　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()

/*
    获取运行时类的带泛型的父类

     */
    @Test
    public void test3(){
        Class clazz = Person.class;
        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类的泛型

    代码：逻辑性代码  vs 功能性代码
     */
    @Test
    public void test4(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;

//获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

　　获取包和注解

/*
        获取运行时类所在的包

     */
    @Test
    public void test6(){
        Class clazz = Person.class;
        Package pack = clazz.getPackage();
        System.out.println(pack);
    }

    /*
        获取运行时类声明的注解

     */
    @Test
    public void test7(){
        Class clazz = Person.class;

        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();for(Annotation annos : annotations){
            System.out.println(annos);
        }
    }

六、调用运行类的指定结构

　　调用指定方法

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。

　　说明：1.Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null

　　　　　2.若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null

　　　　　3.若原方法形参列表为空，则Object[] args为null

　　 4.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。

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

    }

　　调用指定属性

　　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,Objectvalue) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

@Test
public void testField1() throws Exception {
    Class clazz = Person.class;
    //创建运行时类的对象
    Person p = (Person) clazz.newInstance();
    //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
    Field name = clazz.getDeclaredField("name");

    //2.保证当前属性是可访问的
    name.setAccessible(true);
    //3.获取、设置指定对象的此属性值
    name.set(p,"Tom");

    System.out.println(name.get(p));
}

关于setAccessible方法的使用

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。
setAccessible启动和禁用访问安全检查的开关。
参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。
提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true。
使得原本无法访问的私有成员也可以访问参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

七、动态性

　　下面代码中，在0、1、2三个数中随机生成一个数，不同的数代表不同的类，由于是随机的，事先不知道需要创建的对象是谁，此时就需要使用到反射机制，在运行时根据产生的随机数再去创建相应的对象，体现出了反射机制的特征：动态性。

//体会反射的动态性
@Test
public void test2(){

    for(int i = 0;i < 100;i++){
        int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
        String classPath = "";
        switch(num){
            case 0:
                classPath = "java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath = "java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath = "com.atguigu.java.Person";
                break;
        }

        try {
            Object obj = getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

/*
创建一个指定类的对象。
classPath:指定类的全类名
 */
public Object getInstance(String classPath) throws Exception {
   Class clazz =  Class.forName(classPath);
   return clazz.newInstance();
}

注：尚硅谷学习笔记

反射之后，对于Person的操作

[Fǎnshè zhīhòu, duìyú Person de cāozuò]

After reflection, the operation for Person

//体会反射的动态性 @Test public void test2(){ for(int i = 0;i < 100;i++){ int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2 String classPath = ""; switch(num){ case 0: classPath = "java.util.Date"; break; case 1: classPath = "java.lang.Object"; break; case 2: classPath = "com.atguigu.java.Person"; break; } try { Object obj = getInstance(classPath); System.out.println(obj); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } /* 创建一个指定类的对象。 classPath:指定类的全类名 */ public Object getInstance(String classPath) throws Exception { Class clazz = Class.forName(classPath); return clazz.newInstance(); }

[//Tǐhuì fǎnshè de dòngtài xìng @Test public void test2(){ for(int i = 0;i < 100;i++){ int num = new Random().NextInt(3);//0,1,2 String classPath =""; switch(num){ case 0: ClassPath ="java.Util.Date"; break; case 1: ClassPath ="java.Lang.Object"; break; case 2: ClassPath ="com.Atguigu.Java.Person"; break; } try { Object obj = getInstance(classPath); System.Out.Println(obj); } catch (Exception e) { e.PrintStackTrace(); } } } /* chuàngjiàn yīgè zhǐdìng lèi de duìxiàng. ClassPath: Zhǐdìng lèi de quán lèi míng */ public Object getInstance(String classPath) throws Exception { Class clazz = Class.ForName(classPath); return clazz.NewInstance(); }]

Experience dynamic reflected //
@Test
public void test2 () {

    for (int i = 0; i <100; i ++) {
        int num = new Random () nextInt (3);. // 0,1,2
        String classPath = "";
        switch (num) {
            case 0:
                classPath = "java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath = "java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath = "com.atguigu.java.Person";
                break;
        }

        try {
            Object obj = getInstance (classPath);
            System.out.println (obj);
        } Catch (Exception e) {
            e.printStackTrace ();
        }
    }

}

/ *
Create an object of a specified class.
classPath: Full class name of the specified class
* /
public Object getInstance (String classPath) throws Exception {
   Class clazz = Class.forName (classPath);
   return clazz.newInstance ();
}

Java反射机制

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