Java反射的概念和机制

2023-06-02 16:17

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这篇文章主要讲解了“Java反射的概念和机制”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“Java反射的概念和机制”吧！

1. 什么是反射？

什么是反射？在官方文档中是这样说的：
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine ormodify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine.
This is a relatively advanced feature and should be used only by developers whohave a strong grasp of the fundamentals of the language.
With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible

翻译一下：

反射技术通常被用来检测和改变应用程序在 Java 虚拟机中的行为表现。它是一个相对而言比较高级的技术，通常它应用的前提是开发者本身对于 Java 语言特性有很强的理解的基础上。值得说明的是，反射是一种强有力的技术特性，因此可以使得应用程序执行一些常规手段无法企及的目的。

个人理解：反射是一种很牛x的技术，使用反射的条件是程序猿是一个大猿，对java的特性非常理解。反射的牛逼之处在于他可以完成一些非常规操作。

举个栗子来说明一下：

稍微想了一下，觉得用煮饭这个栗子来说明吧，不知道准不准确（^,^）。平时我们在家里一般是用电饭煲来煮饭的，煮饭的步骤一般是：淘米——>擦干锅底——>把锅放到电饭煲里——>合上盖子，通电，电饭煲工作——>饭煮熟了，可以吃了，但现在有个需求，我要在煮饭的过程中加个鸡蛋，这时怎么解决呢？是不是打开正在通电煮饭的电饭煲，然后把鸡蛋放进去呢？（来自吃货的需求^_^）其实反射就相当于刚才加鸡蛋的过程。所以反射很牛逼，他不按常规套路出牌，在程序运行的过程中搞一些小动作，以达到“吃货”的目的。补充一下：“淘米——>擦干锅底——>把锅放到电饭煲里——>”这个过程可以看做编码编译过程，“——>合上盖子，通电，电饭煲工作”可以看做是程序运行过程，“——>饭煮熟了，可以吃了”可以看做程序运行结束。
Java反射的概念和机制

2.java中的反射机制

2.1 反射中常见的类

理解反射机制时，首先熟悉一下几个类：

1）Class类

Class类实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。Class是普通类、接口、枚举类、数组等的抽象，即它们的类型就是Class，它们是Class的实例。

既然Class代表着类和接口，那么我们可以通过他的实例（字节码文件）来获取对应类或接口的信息，如：注解、修饰符、类型、类的名称、属性、方法、构造方法、直接父类和子类等，还有可以创建它的实例，但只能调用无参构造方法来创建。

什么看不懂？举个栗子，我们都知道，生物可以分为动物、植物、微生物和病毒等，而动物又有人、喵星人、小狗等，植物、微生物和病毒也一样。同样，我们可以类比一下，生物就是Class，动物是普通类，植物是接口，微生物是枚举类、病毒是数组（枚举和数组是特殊的类），而人、喵星人、小狗是我们熟悉的对象，如图
Java反射的概念和机制
这下可整明白了吧，普通类、接口、枚举、数组其实都可以当做Class的对象。

2）Field类

Field表示类的属性，属性含有修饰符、类型、属性名称和值。所以可以通过Field的实例获取属性的修饰符、类型、属性名称，并且可以修改属性的值。

3）Method类

Method表示类的成员方法，方法包括注解、修饰符、返回类型、方法名，参数等。所以可以通过Method的实例获取方法的的信息，如，注解、修饰符、返回类型、方法名并且可以调用所表示的方法。

4）Constructor类

Constructor表示构造方法，可以通过Constructor的实例获取构造方法的信息，如，修饰符等，并且可以通过它来创建它所在类的的实例。

5）Modifier类

Modifier表示修饰符，可通过它来获取修饰符的信息，例如何种修饰符等

6）Annotation

Annotation代表注解

以上类都位于java.lang中

2.2 获取Class对象的方法

了解了什么是反射后，是不是也想体验一下反射这种骚操作？

想秀操作，首先要获取Class对象吧，因为Class对象是代表着各种类，有了它之后才可以得到类的各种信息。获取方法如下：

1）通过object.getClass()

public static void main(String[] args) {                Car car = new Car();                Class clazz = car.getClass();    }

注意：此方法不适用于int、float等类型

2）通过(类型名).class、包装类.Type

public static void main(String[] args) {        Class clazz = Car.class;        Class cls1 = int.class;        Class cls2 = String.class;        Class cls3=Iteger.Type    }

3）通过Class.forClass(String 类的全限定名）

1 try {2    Class clz = Class.forName("com.frank.test.Car");3 } catch (ClassNotFoundException e) {4    e.printStackTrace();5 }

采用哪种方法来获取，看实际情况而定。

2.3获取类信息

有了Class对象后，就可以获取类的成员（方法+属性）、注解和类的修饰符等。上面也说了，java中方法用Method类表示、属性用Field类表示、注解用Annotation类来表示、修饰符用Modifier类表示。Class类中有对应的方法来获取他们。如下：

2.3.1 获取属性Field的对象

//获取所有的属性，但不包括从父类继承下来的属性public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException //获取自身的所有的 public 属性，包括从父类继承下来的。public Field[] getFields() throws SecurityException//获取在本类中声明的指定的属性，参数为属性的名称public Field getDeclaredField(String name) //获取指定的公有属性，包括父类的，参数为属性的名称public Field getField(String name)

2.3.2 获取方法Method对象

//获取本类声明指定的的方法，第一个参数是方法的名称，后面的参数是方法参数类型的类，//如获取setName（String name）方法，getDeclareMethod（“setName”，String.Class）public Method getDeclaredMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)//获取公有的方法，包括父类的public Method getMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)//获取本类中声明的所有方法public Method[] getDeclaredMethods()//获取所有的公有方法，包括父类的public Method[] getMethods()

2.3.3 获取构造器Constructor对象

 //获取本类中指定的构造方法public ConstructorgetDeclaredConstructor(Class< ?>... parameterTypes)//获取指定的公有构造方法public ConstructorgetConstructor(Class< ?>... parameterTypes)//获取本类中所有的构造方法public Constructor< ?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException //获取本类中所有的公有构造方法public Constructor< ?>[] getConstructors()

构造方法的获取与普通方法的获取大致是一样的。

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以上的方法都是在Class类中，别傻傻不知道（别问我怎么知道的>_>）,然后通过Class对象调用就可以了。

这里只是列举了常用类信息的的获取方法，其他信息的获取方法，看API文档吧，如注解、类的Class的对象（额好像有点绕。。。）等.

2.4 获取类成员信息

上面只是获取了类的成员所代表类的对象，我们还要使用他们或者获取成员的信息（名称、修饰符等）。因为有了代表成员的对象，使用对象调用实例方法就可以了。

2.4.1 Field类

Field类的方法大概可以分为两种，一种是获取属性的信息，另外一种是设置属性的值。

第一种：

//返回由此 Field对象表示的字段的名称 String  getName() //返回一个 类对象标识了此表示的字段的声明类型 Field对象。 Class< ?>  getType() //返回由该 Field对象表示的字段的Java语言修饰符，作为整数。把整数作为Modifier的构造方法的参数，就可以获取该整数代表的修饰符类的对象了int  getModifiers() ----------------------------------------------------------------//获取类型为 int的静态或实例字段的值，或通过扩展转换转换为类型 int的另一个原始类型的值。int getInt(Object obj) //获取类型为 long的静态或实例字段的值，或通过扩大转换获得可转换为类型 long的另一个基本类型的值。 long getLong(Object obj) ......此处省略一堆get**（Object obj）的方法，属性是什么基本类型，就get什么就行了14属性是引用类型，那么就调用以下方法//返回该所表示的字段的 Field ，指定的对象上。  16 Object get(Object obj)

第二种：

//设置作为一个字段的值 double指定的对象上。  void setDouble(Object obj, double d) //设置作为一个字段的值 float指定的对象上。  void setFloat(Object obj, float f) //设置作为一个字段的值 int指定的对象上。void setInt(Object obj, int i) ........此处省略一堆set**()方法，属性是什么基本类型就set什么就行了属性是引用类型，那么就调用以下方法//将指定对象参数上的此 Field对象表示的字段设置为指定的新值。void  set(Object obj, Object value)

注意啦：如果没有访问权限的话，默认是不能设置属性值的，那��么办呢？是不是就秀不了操作了？然而，前面也说了，反射很牛逼，可以来一些非常规操作，
这时我们调用Class对象的setAccessible（true）方法就可以了！
是不是觉得反射可以很强？
2.4.2 Method类
Method类的方法主要是获取方法的信息
部分方法：

1 int getModifiers() //返回由该对象表示的可执行文件的Java语言modifiers 。  2 String getName() //返回由此 方法对象表示的方法的名称，作为 String 。  3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回一个 Annotation s的数组数组，表示由该对象表示的Executable的形式参数的声明顺序的 Executable 。  4 int getParameterCount() //返回由此对象表示的可执行文件的形式参数（无论是显式声明还是隐式声明）的数量。  5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一个 类对象的数组， 类以声明顺序表示由该对象表示的可执行文件的形式参数类型。

2.4.3 Constructor类
Constructor类的方法主要是获取构方法的信息和创建对象

获取方法信息：

1 int getModifiers() //返回由该对象表示的可执行文件的Java语言modifiers 。  2 String getName() //以字符串形式返回此构造函数的名称。  3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回的数组的数组 Annotation表示的形参进行注释s时，声明顺序的的 Executable该对象表示。  4 int getParameterCount() //返回由此对象表示的可执行文件的形式参数（无论是显式声明还是隐式声明）的数量。  5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一个 类对象的数组， 类以声明顺序表示由该对象表示的可执行文件的形式参数类型。

创建对象的方法先不说，放到后面去。

2.5 反射创建对象和调用方法

2.5.1 创建普通类的对象

创建普通类的对象可以分为两种方法

第一种：调用Class对象的方法

4 //首先获取Class对象5 Class clazz=Class.forClass("test.Student");6 //创建对象7 Student stu=(Student)clazz.newInstance();注：此方法只能创建无参构造函数的类的对象

第二种：通过Constructor的newInstance（）方法

 //首先创建Class对象Class clazz=Class.forClass("test.Student");//获取想调用的构造函数Constructor constructor=clazz.getConstructor(String.class, int.class);//调用Constructor的newInstance（）方法Student stu=(Student)constructor.newInstance("大王"，20);

2.5.2 创建数组

数组本质上是一个 Class，而在 Class 中存在一个方法用来识别它是否为一个数组。

反射创建数组是通过 Array.newInstance(T.class,维数) 这个方法。

第一个参数指定的是数组内的元素类型，后面的是可变参数，表示的是相应维度的数组长度限制。

比如，我要创建一个 int[2][3] 的数组。

1 Int[][]  a=Array.newInstance(Integer.TYPE, 2, 3);

2.5.3 调用方法

用了上面的方法，就有Class对象，有方法Method对象，有实例，现在已经万事俱备，只欠东风了。

那我们怎么调用方法呢？在Method类有这么一个方法Object invoke(Object obj, Object... args），object为实例对象，args为调用方法的参数

来个栗子：

Class< ?> c = Class.forName("com.kal01.reflect05.Person");//获取Class对象Person p1 = (Person) c.newInstance();//获取实例Method m3 = c.getDeclaredMethod("test");//获取方法m3.setAccessible(true);//当没有访问权限时，设置一下就可以m3.invoke(p1);//调用方法m3.setAccessible(false);//修改了访问权限，记得修改回来

2.6 静态加载与动态加载

看到这里是不是有个疑问，反射调用类的方法好像除了复杂之外，跟我们平时调用没什么区别。何必弄那么花里胡哨？

所以在这里简单说一下静态加载与动态加载。

回想一下之前煮饭的那个栗子，静态加载和动态加载的这个例子有点相似。

静态加载：我们在程序中使用类时，静态加载是要求要使用的类必须要求在编译的时候存在，否则编译器报错，无法运行程序。编码时忘记导包时，经常会出现这种错误。

动态加载：利用反射来加载类（即获得Class对象），不要求我们在编译期存在要是用的那个类，在程序运行时，才去寻找类（可以从jar包，网络等寻找），然后把类加载到方法区中，如果没有找到这个类会抛出ClassNotFoundException异常。

有图有真相：
Java反射的概念和机制