Java的反射机制

在Java 运行时 环境中，对于任意一个类，能否知道这个类有哪些属性和方法？对于任意一个对象，能否调用他的方法？这些答案是肯定的，这种动态获取类的信息，以及动态调用类的方法的功能来源于JAVA的反射。从而使java具有动态语言的特性。

JAVA反射机制主要提供了以下功能：

1.在运行时判断任意一个对象所属的类
2.在运行时构造任意一个类的对象
3.在运行时访问任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）
4.在运行时调用任意一个对象的方法（注意：前提都是在运行时，而不是在编译时）

Java 反射相关的API简介：

与反射有关的所有接口以及类都在java.lang.reflect包里。

接口

接口摘要
AnnotatedElement 表示目前正在此 VM 中运行的程序的一个已注释元素。
GenericArrayType GenericArrayType 表示一种数组类型，其组件类型为参数化类型或类型变量。
GenericDeclaration 声明类型变量的所有实体的公共接口。
InvocationHandler InvocationHandler 是代理实例的调用处理程序 实现的接口。
Member 成员是一种接口，反映有关单个成员（字段或方法）或构造方法的标识信息。
ParameterizedType ParameterizedType 表示参数化类型，如 Collection<String>。
Type Type 是 Java 编程语言中所有类型的公共高级接口。
TypeVariable<D extends GenericDeclaration> TypeVariable 是各种类型变量的公共高级接口。
WildcardType WildcardType 表示一个通配符类型表达式，如 ?、? extends Number 或 ? super Integer。

类

类摘要
AccessibleObject AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的基类。
Array Array 类提供了动态创建和访问 Java 数组的方法。
Constructor<T> Constructor 提供关于类的单个构造方法的信息以及对它的访问权限。
Field Field 提供有关类或接口的单个字段的信息，以及对它的动态访问权限。
Method Method 提供关于类或接口上单独某个方法（以及如何访问该方法）的信息。
Modifier Modifier 类提供了 static 方法和常量，对类和成员访问修饰符进行解码。
Proxy Proxy 提供用于创建动态代理类和实例的静态方法，它还是由这些方法创建的所有动态代理类的超类。
ReflectPermission 反射操作的 Permission 类。

#Class类

在 java 的Object类中的申明了数个应该在所有的java类中被改写的methods：hashCode(), equals(),clone(),toString(),getClass()等，其中的getClass()返回一个Class 类型的对象。

Class类十分的特殊，它和其它的类一样继承自Object，其实体用以表达java程序运行时的 class和 interface，也用来表达 enum，array，primitive，Java Types 以及关键字void，当加载一个类，或者当加载器(class loader)的defineClass()被JVM调用，便产生一个Class对象，Class是Reflection起源，针对任何你想探勘的class（类），唯有先为它产生一个Class的对象，接下来才能经由该对象唤起相应的反射API。

Java允许我们从多种途径为一个类class生成对应的Class对象。

class TestClass {
    private int a;
    public String b;
    
    public TestClass() {
        a = 1;
        b = "b";
    }
    
    public TestClass(int a, String b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }
    
    private void fun1() {
        System.out.println("fun1");
    }
    
    public void fun2() {
        System.out.println("fun2");
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "a:[" + a + "] b:[" + b + "]";
    }
}

1.运用 getClass（）：Object类中的方法，每个类都拥有此方法

String str="abc";
Class cl=str.getClass();

2.运用 Class.getSuperclass（）：Class类中的方法，返回该Class的父类的Class

3.运用 Class.forName（）静态方法：

Class.forName("java.lang.String");
Class.forName("com.javatest.TestClass");

4.运用 类名.class

int.class
String.class
TestClass.class

5.运用primitive wrapper classes的TYPE语法： 基本类型包装类的TYPE，如：Integer.TYPE 注意：TYPE的使用，只适合原生（基本）数据类型

运行时生成Class的实例

运行时通过反射机制生成Class的实例，有两种方法，

Class.newInstance()//只能使用无参数的构造函数
Constructor.newInstance()//可以传入参数，调用有参构造函数

只有这两个类拥有newInstance()方法，分别是Class类和Constructor类。其中Class类中的newInstance()方法是不带参数的，而Constructro类中的newInstance()方法是带参数的，需要提供必要的参数。

如果想调用带参数的构造方法，不能直接调用Class类中的newInstance()，而是调用Constructor类中newInstance()方法：

首先准备一个Class[]作为Constructor的参数类型。然后调用该Class对象的getConstructor()方法获得一个与参数匹配的Constructor的对象，最后再准备一个Object[]作为Constructor对象的newInstance()方法的实参。

例:

Class c = Class.forName("com.javatest.TestClass");
//无参构造函数
Object object1 = c.newInstance();
System.out.println(object1);//a:[1] b:[b]
//有参构造函数
Class[] ptype=new Class[]{int.class, String.class};
Constructor ctor=c.getConstructor(ptype);
Object[] obj=new Object[]{new Integer(3),new String("abc")};
Object object2=ctor.newInstance(obj);
System.out.println(object2);//a:[3] b:[abc]

运行时调用Method

首先准备一个Class[]{}作为getMethod(String name，Class[])方法的参数类型，接下来准备一个Obeject[]放置自变量，然后调用Method对象的invoke(Object obj，Object[])方法。

获取Method

  1. public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes);

name是方法名称；parameterTypes是Class对象的数组，标识了参数的类型，顺序与方法中参数的声明顺序一致，为null代表无参方法。方法的搜索顺序：class -> super class -> super interface。Java语言不允许声明参数相同、返回值类型不同的多个方法，但是JVM却没有这个限制，因此搜索结果可能有多个。如果name为<init>或者<clinit>，或者方法没有找到，则抛出NoSuchMethodException。 搜索不到，

  1. public Method[] getMethods();

返回所有public的方法的数组，包括类本身的方法以及其实现的接口的方法。不排序。

  1. public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes);

用法同getMethod，但是可以访问包括private、default(package)和protected的方法。注意，如果需要调用private的方法，需要先调用Method.setAccessible(true)，使得私有方法可访问，否则会抛出IllegalAccessException异常。

  1. public Method[] getDeclaredMethods();

用法同getMethods，返回包括public、protected、package和private的所有方法。

示例

Class c = Class.forName("com.yc.javatest.TestClass");
Object object1 = c.newInstance();
//访问private方法
Method m1 = c.getDeclaredMethod("fun1", null);
m1.setAccessible(true);
m1.invoke(object1, null);
//访问public方法
Method m2 = c.getDeclaredMethod("fun1", null);
m2.invoke(object1, null);

运行时调用Field内容

变更Field不需要参数和自变量，首先调用Class的getField()并指定field名称，获得特定的Field对象后便可以直接调用Field的 get(Object obj)和set(Object obj,Object value)方法

获取Field

  1. public Field getField(String name);

根据给定的field的名称来反射该类或给类实现的接口的public的成员变量。查找的顺序是：class -> interface -> super class。查找不到则抛出NoSuchFieldException异常。

Class c = TestClass.newInstance();
Field f = c.getField("member1");
  1. public Field[] getFields();

返回Class或Class实现的接口的所有可访问成员的数组，数组不排序。没有则返回长度为0的数组。

  1. public Field getDeclaredField(String name);

用法同getField，可以访问private修饰符修饰的field。同getDeclaredMethod一样，访问private的field，调用Field.setAccessible(true)方法来修改field的访问权限，否则会抛出IllegalAccessException异常。

  1. public Field[] getDeclaredFields();

用法同getFields()，可以获取所有类型的field。

访问Field

对field的访问可用getxxx(Object)方法和setxxx(Object, Object)方法。其中，引用类型使用:

public Object get(Object obj);
public void set(Object obj, Object value);

八个基本类型使用：

public boolean getBoolean(Object obj);
public byte getByte(Object obj);
public char getChar(Object obj);
public short getShort(Object obj);
public int getInt(Object obj);
public long getLong(Object obj);
public float getFloat(Object obj);
public double getDouble(Object obj);

public void setBoolean(Object obj, boolean z);
public void setByte(Object obj, byte b);
public void setChar(Object obj, char c);
public void setShort(Object obj, short s);
public void setInt(Object obj, int i);
public void setLong(Object obj, long l);
public void setFloat(Object obj, float f);
public void setDouble(Object obj, double d);

###示例

Field f1 = c.getDeclaredField("a");
f1.setAccessible(true);
Field f2 = c.getField("b");
System.out.println(object1);
f1.set(object1, 2);
f2.set(object1, "abc");
System.out.println(object1);

DEMO

package cn.com.reflection;   

import java.lang.reflect.Field;   
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;   
import java.lang.reflect.Method;   

public class ReflectTester {   
    /**  
     * 在这个类里面存在有copy（）方法，根据指定的方法的参数去 构造一个新的对象的拷贝  
     * 并将他返回
     */  
    public Object copy(Object obj) throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException{   

        //获得对象的类型   
        Class classType=obj.getClass();   
        System.out.println("该对象的类型是："+classType.toString());   

        //通过默认构造方法去创建一个新的对象，getConstructor的视其参数决定调用哪个构造方法   
        Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});   

        //获得对象的所有属性,包括private的
        Field[] fields=classType.getDeclaredFields();   

        for(int i=0;i<fields.length;i++)
            //获取数组中对应的属性   
            Field field=fields[i];   

            String fieldName=field.getName();   
            String stringLetter=fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();   

            //获得相应属性的getXXX和setXXX方法名称   
            String getName="get"+stringLetter+fieldName.substring(1);   
            String setName="set"+stringLetter+fieldName.substring(1);   

            //获取相应的方法   
            Method getMethod=classType.getMethod(getName, new Class[]{});   
            Method setMethod=classType.getMethod(setName, new Class[]{field.getType()});   

            //调用源对象的getXXX（）方法   
            Object value=getMethod.invoke(obj, new Object[]{});   
            System.out.println(fieldName+" :"+value);   

            //调用拷贝对象的setXXX（）方法   
            setMethod.invoke(objectCopy,new Object[]{value});    
        }
        return objectCopy;
    }   

    public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {   
        Customer customer=new Customer();   
        customer.setName("hejianjie");   
        customer.setId(new Long(1234));   
        customer.setAge(19);   

        Customer customer2=null;   
        customer2=(Customer)new ReflectTester().copy(customer);   
        System.out.println(customer.getName()+" "+customer2.getAge()+" "+customer2.getId());   

        System.out.println(customer);   
        System.out.println(customer2);
    }
}   
  
  
class Customer{   

    private Long id;
    private String name;
    private int age;   

    public Customer(){   
           
    }   

    public int getAge() {   
        return age;   
    }   

    public void setAge(int age) {   
        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;   
    }   
}  


package cn.com.reflection;   

import java.lang.reflect.Array;   

public class ArrayTester1 {   

    /**  
     * 此类根据反射来创建  
     * 一个动态的数组   
     */  
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {   

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

        Object array= Array.newInstance(classType,10);  //指定数组的类型和大小   

         //对索引为5的位置进行赋值   
        Array.set(array, 5, "hello");   

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

        //循环遍历这个动态数组   
        for(int i=0;i<((String[])array).length;i++){
            String str=(String)Array.get(array, i);
            System.out.println(str);   
        }
    }
}

参考:

JAVA反射机制的学习

菜鸟学Java（十四）——Java反射机制（一）

菜鸟学Java（十五）——Java反射机制（二）


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