詳解Java反射機(jī)制

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反射機(jī)制的概念：

反射機(jī)制是指在程序運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)任意一個(gè)類都能夠獲取其所有屬性和方法，并且對(duì)任意一個(gè)對(duì)象都能調(diào)用其任意一個(gè)方法。這種動(dòng)態(tài)獲取類和對(duì)象的信息，以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象的方法的功能被稱為Java語(yǔ)言的反射機(jī)制。

Class類的介紹：

說(shuō)到反射，就不得不提起java.lang.Class這個(gè)類，JVM為每個(gè)加載的class創(chuàng)建了對(duì)應(yīng)的Class實(shí)例，并在實(shí)例中保存了該class的所有信息，包括類名、包名、父類、實(shí)現(xiàn)的接口、所有方法、字段等。那么Class到底是個(gè)什么類呢？先看下它的部分源碼：

public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              GenericDeclaration,
                              Type,
                              AnnotatedElement {
    private Class(ClassLoader loader) {
        classLoader = loader;
    }
}

可以看出這個(gè)類被聲明為final（不可變類），并且它的構(gòu)造方法是private（私有的），即不可能通過(guò)new關(guān)鍵字來(lái)創(chuàng)建該實(shí)例，但是否可以通過(guò)反射機(jī)制（很強(qiáng)大）來(lái)創(chuàng)建那些構(gòu)造方法為私有的類的實(shí)例呢？答案是幾乎都可以，但Class這個(gè)類例外，下面可以來(lái)驗(yàn)證一下：

自定義一個(gè)構(gòu)造方法是私有的類Test

class Test {
    private Test(){}
    // 只有Test的實(shí)例可調(diào)用
    public void sayHello(){
        System.out.println("hello");
    }
}

主類如下：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        // 獲得Test類的class實(shí)例
        Class cTest = Test.class;
        // 獲得Test類的構(gòu)造方法
        Constructor constructor = cTest.getDeclaredConstructor();
        // 設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，對(duì)于執(zhí)行非public的之前需先調(diào)用這個(gè)方法
        constructor.setAccessible(true);
        // 構(gòu)造Test實(shí)例
        Test test = (Test) constructor.newInstance();
        // 調(diào)用sayHello方法
        test.sayHello();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

成功調(diào)用sayHello方法，即證明了我們通過(guò)反射可以實(shí)例化即使構(gòu)造方法是私有的類的實(shí)例。

接下來(lái)再看看通過(guò)反射構(gòu)造Class類的實(shí)例會(huì)怎樣？

可以看到再代碼14行執(zhí)行setAccessible(true)方法時(shí)就拋異常了，前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，要想執(zhí)行非public的必須得先調(diào)用setAccessible(true)方法。點(diǎn)進(jìn)源碼看看，

原來(lái)如此，它這里做了校驗(yàn)，你要是想訪問(wèn)Class類的構(gòu)造方法，那么不好意思直接給你拋異常。Java虛擬機(jī)規(guī)范規(guī)定，所有的Class類的class實(shí)例均由JVM執(zhí)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)加載，即在加載類時(shí)，讀取定義該類的class文件（字節(jié)碼文件）創(chuàng)建class實(shí)例并放在JVM的方法區(qū)中，我們是不可能創(chuàng)建的，只能獲得。我們知道類是只會(huì)被JVM加載一次，這也說(shuō)明了類的class實(shí)例只有一個(gè)，全局唯一且共享，所以不管使用什么方式獲取某個(gè)類的class實(shí)例，該class實(shí)例是相同的，使用‘’==‘’返回true。

反射的應(yīng)用：

Java中的對(duì)象有兩種類型，即編譯時(shí)類型和運(yùn)行時(shí)類型。編譯時(shí)類型在聲明對(duì)象時(shí)所采用的類型，運(yùn)行時(shí)類型指為對(duì)象賦值時(shí)所采用的類型。在如下代碼中，person對(duì)象的編譯時(shí)類型為Person，運(yùn)行時(shí)類型為Student，

Person person = new Student();

因此，程序在編譯期間無(wú)法預(yù)知該對(duì)象和類的真實(shí)信息，只能通過(guò)運(yùn)行時(shí)信息來(lái)發(fā)現(xiàn)該對(duì)象和類的真實(shí)信息，而其真實(shí)信息（對(duì)象的屬性和方法）通常通過(guò)反射機(jī)制來(lái)獲取，這便是Java語(yǔ)言的反射機(jī)制的核心功能。

反射的API：

Java的反射API主要用于在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)生成類、接口或?qū)ο蟮刃畔?，其常用API如下：

• Class類：用于獲取類的屬性、方法等信息。

• Field類：表示類的成員變量，用于獲取和設(shè)置類中的屬性值

• Method類：表示類的方法，用于獲取方法的描述信息或執(zhí)行某個(gè)方法

• Constructor類：表示類的構(gòu)造方法

反射的步驟：

1、獲取想要操作的類的Class對(duì)象，該Class對(duì)象是反射的核心，通過(guò)它可以調(diào)用類的任意方法。

2、調(diào)用Class對(duì)象所對(duì)應(yīng)的類中定義的方法，這是反射的使用階段。

3、使用反射API來(lái)獲取并調(diào)用類的屬性和方法等信息。

獲取Class對(duì)象的3種方法如下：

1、調(diào)用某個(gè)對(duì)象的getClass方法以獲取該類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象：

Test test = new Test();
Class c = test.getClass();

2、調(diào)用某個(gè)類的class屬性以獲取該類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象：

Class c = Test.class;

3、調(diào)用Class類中的forName靜態(tài)方法以獲取該類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象，這是最安全、性能也最好的方法：

Class c = Class.forName("test.Test");// 包路徑加類名

訪問(wèn)字段：

Class類提供了以下幾個(gè)方法來(lái)獲取字段：

• Field getField(name)：根據(jù)字段名獲取某個(gè)public的field（包括父類）

• Field getDeclaredField(name)：根據(jù)字段名獲取當(dāng)前類的某個(gè)field（不包括父類）

• Field[] getFields()：獲取所有public的field（包括父類）

• Field[] getDeclaredFields()：獲取當(dāng)前類的所有field（不包括父類）

一個(gè)Field對(duì)象包含了一個(gè)字段的所有信息：

• String getName()：返回字段名稱

• Class getType()：返回字段類型，也是一個(gè)Class實(shí)例

• int getModifiers()：返回字段的修飾符，它是一個(gè)int，不同的bit表示不同的含義

• get(Object)：返回指定對(duì)象Object的字段的值

• set(Object, Object)：設(shè)置字段的值，第一個(gè)Object參數(shù)是指定的實(shí)例，第二個(gè)Object參數(shù)是待修改的值

訪問(wèn)方法：

Class類提供了以下幾個(gè)方法來(lái)獲取Method：

• Method getMethod(name, Class…)：獲取某個(gè)public的Method（包括父類）

• Method getDeclaredMethod(name, Class…)：獲取當(dāng)前類的某個(gè)Method（不包括父類）

• Method[] getMethods()：獲取所有public的Method（包括父類）

• Method[] getDeclaredMethods()：獲取當(dāng)前類的所有Method（不包括父類）

一個(gè)Method對(duì)象包含一個(gè)方法的所有信息：

• String getName()：返回方法名稱

• Class getReturnType()：返回方法返回值類型，也是一個(gè)Class實(shí)例

• Class[] getParameterTypes()：返回方法的參數(shù)類型，是一個(gè)Class數(shù)組

• int getModifiers()：返回方法的修飾符，它是一個(gè)int，不同的bit表示不同的含義

• Object invoke(Object instance, Object… parameters)：調(diào)用某個(gè)對(duì)象的方法

訪問(wèn)構(gòu)造方法：

通過(guò)Class實(shí)例獲取Constructor的方法如下：

• getConstructor(Class…)：獲取某個(gè)public的Constructor

• getDeclaredConstructor(Class…)：獲取某個(gè)Constructor

• getConstructors()：獲取所有public的Constructor

• getDeclaredConstructors()：獲取所有Constructor

創(chuàng)建對(duì)象的兩種方式：

1、使用Class對(duì)象的newInstance方法創(chuàng)建該Class對(duì)象對(duì)應(yīng)類的實(shí)例，這種方法要求該Class對(duì)象對(duì)應(yīng)的類有默認(rèn)的空構(gòu)造器。

Class c = Test.class;
Test test = (Test) c.newInstance();

2、先使用Class對(duì)象獲取指定的Constructor對(duì)象，再調(diào)用Constructor對(duì)象的newInstance方法創(chuàng)建Class對(duì)象對(duì)應(yīng)類的實(shí)例，通過(guò)這種方法可以選定構(gòu)造方法創(chuàng)建實(shí)例。

// 獲取構(gòu)造方法Integer(int):
Constructor cons = Integer.class.getConstructor(int.class);
// 調(diào)用構(gòu)造方法:
Integer n1 = (Integer) cons.newInstance(123);

注意：

調(diào)用非public的方法時(shí)，必須首先通過(guò)setAccessible(true)設(shè)置允許訪問(wèn)。setAccessible(true)可能會(huì)失敗。

至此，Java的反射機(jī)制介紹到這里

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