Java 反射 (Java Reflection)

JAVA反射机制

编辑JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

JAVA反射（放射）机制：

“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。

优点

灵活性高。因为反射属于动态编译，即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。
编译方式说明：

静态编译：在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象

动态编译：运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性

缺点

执行效率低
因为反射的操作主要通过JVM执行，所以时间成本会高于直接执行相同操作

因为接口的通用性，Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。

编译器难以对动态调用的代码提前做优化，比如方法内联。

反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销.

容易破坏类结构 ,因为反射操作饶过了源码，容易干扰类原有的内部逻辑

应用场景

动态获取类文件结构信息（如变量、方法等） & 调用对象的方法
常用的需求场景有：动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等

Java反射机制提供的功能

image.png

java.lang.Class 类

定义：java.lang.Class类是反射机制的基础
作用：存放着对应类型对象的运行时信息

在Java程序运行时，Java虚拟机为所有类型维护一个java.lang.Class对象

该Class对象存放着所有关于该对象的运行时信息

泛型形式为Class<T>

每种类型的Class对象只有1个 = 地址只有1个

        // 对于2个String类型对象，它们的Class对象相同
        Class c1 = "class".getClass();
        Class c2 = Class.forName("java.lang.String");
        // 用==运算符实现两个类对象地址的比较
        System.out.println(c1 == c2);
        // 输出结果：true

实现方式

反射机制的实现主要通过操作java.lang.Class类

获取目标类型的Class对象

通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象

通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息，并进行后续操作

获取目标类型的`Class`对象的方式主要有4种方法

    private static void getTargetClass() throws ClassNotFoundException {
        /** 方式1：Object.getClass()
         * Object类中的getClass()返回一个Class类型的实例*/
        Boolean temp = true;
        Class type = temp.getClass();
        System.out.println(type);//结果：class java.lang.Boolean

        /** 方式2：T.class 语法,T = 任意Java类型
         * 注：Class对象表示的是一个类型，而这个类型未必一定是类
         *如，int不是类，但int.class是一个Class类型的对象*/
        Class temp2 = Boolean.class;
        System.out.println(temp2);//结果：class java.lang.Boolean
        Class temp21 = int.class;
        System.out.println(temp21);//结果：int


        /** 方式3：static method Class.forName
         Class<?> classType = Class . forName ("java.lang.Boolean"); */
        Class temp3 = Class.forName("java.lang.Boolean");
        System.out.println(temp3);//结果：class java.lang.Boolean

        /** 方式4：TYPE语法
         * Class<?> classType = Boolean . TYPE*/
        Class<?> temp4 = Boolean.TYPE;
        System.out.println(temp4);//结果：boolean
    }

反射类对应关系

Java反射机制的实现除了依靠Java.lang.Class类，还需要依靠：Constructor类、Field类、Method类，分别作用于类的各个组成部分：

image.png

Type类

Type是Java中所有类型的通用超级接口编程语言。这些包括原始类型，参数化类型，数组类型、类型变量和原始类型
以下为继承Type子类

image.png

通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对

// 即以下方法都属于`Class` 类的方法。

<-- 1. 获取类的构造函数（传入构造函数的参数类型）->>
  // a. 获取指定的构造函数 （公共 / 继承）
  Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
  // b. 获取所有的构造函数（公共 / 继承） 
  Constructor<?>[] getConstructors(); 
  // c. 获取指定的构造函数 （ 不包括继承）
  Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 
  // d. 获取所有的构造函数（ 不包括继承）
  Constructor<?>[] getDeclaredConstructors(); 
// 最终都是获得一个Constructor类对象

// 特别注意：
  // 1. 不带 "Declared"的方法支持取出包括继承、公有（Public） & 不包括有（Private）的构造函数
  // 2. 带 "Declared"的方法是支持取出包括公共（Public）、保护（Protected）、默认（包）访问和私有（Private）的构造方法，但不包括继承的构造函数
  // 下面同理

<--  2. 获取类的属性（传入属性名） -->
  // a. 获取指定的属性（公共 / 继承）
   Field getField(String name) ;
  // b. 获取所有的属性（公共 / 继承）
   Field[] getFields() ;
  // c. 获取指定的所有属性 （不包括继承）
   Field getDeclaredField(String name) ；
  // d. 获取所有的所有属性 （不包括继承）
   Field[] getDeclaredFields() ；
// 最终都是获得一个Field类对象

<-- 3. 获取类的方法（传入方法名 & 参数类型）-->
  // a. 获取指定的方法（公共 / 继承）
    Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ；
  // b. 获取所有的方法（公共 / 继承）
   Method[] getMethods() ；
  // c. 获取指定的方法 （ 不包括继承）
   Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ；
  // d. 获取所有的方法（ 不包括继承）
   Method[] getDeclaredMethods() ；
// 最终都是获得一个Method类对象

<-- 4. Class类的其他常用方法 -->
getSuperclass(); 
// 返回父类

String getName(); 
// 作用：返回完整的类名（含包名，如java.lang.String ） 

Object newInstance(); 
// 作用：快速地创建一个类的实例
// 具体过程：调用默认构造器（若该类无默认构造器，则抛出异常 
// 注：若需要为构造器提供参数需使用java.lang.reflect.Constructor中的newInstance（）

通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数方法 & 属性的具体信息 & 进行操作

// 即以下方法都分别属于`Constructor`类、`Method`类 & `Field`类的方法。

<-- 1. 通过Constructor 类对象获取类构造函数信息 -->
  String getName()；// 获取构造器名
  Class getDeclaringClass()；// 获取一个用于描述类中定义的构造器的Class对象
  int getModifiers()；// 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
  Class[] getExceptionTypes()；// 获取描述方法抛出的异常类型的Class对象数组
  Class[] getParameterTypes()；// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组

<-- 2. 通过Field类对象获取类属性信息 -->
  String getName()；// 返回属性的名称
  Class getDeclaringClass()； // 获取属性类型的Class类型对象
  Class getType()；// 获取属性类型的Class类型对象
  int getModifiers()； // 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
  Object get(Object obj) ；// 返回指定对象上 此属性的值
  void set(Object obj, Object value) // 设置 指定对象上此属性的值为value

<-- 3. 通过Method 类对象获取类方法信息 -->
  String getName()；// 获取方法名
  Class getDeclaringClass()；// 获取方法的Class对象 
  int getModifiers()；// 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
  Class[] getExceptionTypes()；// 获取用于描述方法抛出的异常类型的Class对象数组
  Class[] getParameterTypes()；// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组

<--额外：java.lang.reflect.Modifier类 -->
// 作用：获取访问修饰符

static String toString(int modifiers)   
// 获取对应modifiers位设置的修饰符的字符串表示

static boolean isXXX(int modifiers) 
// 检测方法名中对应的修饰符在modifiers中的值

举个例子,获取String 所有构造方法

image.png

特别注意：访问权限问题

反射机制的默认行为受限于Java的访问控制
如，无法访问（ private ）私有的方法、字段

冲突

Java安全机制只允许查看任意对象有哪些域，而不允许读它们的值
若强制读取，将抛出异常

解决方案

脱离Java程序中安全管理器的控制、屏蔽Java语言的访问检查，从而脱离访问控制
具体实现手段：使用Field类、Method类 & Constructor类对象的setAccessible()

void setAccessible(boolean flag)    
// 作用：为反射对象设置可访问标志
// 规则：flag = true时 ，表示已屏蔽Java语言的访问检查，使得可以访问 & 修改对象的私有属性

boolean isAccessible()  
// 返回反射对象的可访问标志的值

static void setAccessible(AccessibleObject[] array, boolean flag)   
// 设置对象数组可访问标志

实例1：利用反射获取类的属性 & 赋值

 /**
     * 测试类定义
     */
    public static class Student {
        private String name;

        public Student() {
            System.out.println("创建了一个Student实例");
        }
    }

    /**
     * 测试方法
     */
    private static void example() throws Exception {
        //利用反射获取属性 & 赋值
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class<Student> studentClass = Student.class;

        // 2. 通过Class对象创建Student类的对象
        Constructor<?> constructor = studentClass.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Object mStudent = studentClass.newInstance();

        // 3. 通过Class对象获取Student类的name属性
        Field f = studentClass.getDeclaredField("name");

        // 4. 设置私有访问权限
        f.setAccessible(true);

        // 5. 对新创建的Student对象设置name值
        f.set(mStudent, "我是java 反射");

        // 6. 获取新创建Student对象的的name属性 & 输出
        System.out.println(f.get(mStudent));
    }

测试结果

image.png

利用反射调用类的构造函数

/**
     * 测试类定义
     */
    public static class Student2 {
        private String name;

        public Student2() {
            System.out.println("无参构造 ");
        }

        public Student2(String str) {
            System.out.println("有参构造 " + "****" + str);
        }
    }

    /**
     * 利用反射调用构造函数
     */
    private static void example2() throws Exception {
        //利用反射调用构造函数
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class studentClass = Student2.class;

        // 2.1 通过Class对象获取Constructor类对象，从而调用无参构造方法
        // 注：构造函数的调用实际上是在newInstance()，而不是在getConstructor()中调用
        Object mObj1 = studentClass.getConstructor().newInstance();

        // 2.2 通过Class对象获取Constructor类对象（传入参数类型），从而调用有参构造方法
        Object mObj2 = studentClass.getConstructor(String.class).newInstance("OK");
    }

[图片上传失败...(image-1c62c9-1532574152311)]

利用反射调用方法

/**
     * 测试类定义
     */
    public static class Student {
        public Student() {
            System.out.println("创建了一个Student实例");
        }

        // 无参数方法
        public void setName1() {
            System.out.println("调用了无参方法：setName1（）");
        }

        // 有参数方法
        public void setName2(String str) {
            System.out.println("调用了有参方法setName2（String str）:" + str);
        }
    }

    /**
     * 利用反射调用方法
     */
    private static void example2() throws Exception {
        //利用反射调用方法
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class studentClass = Student.class;

        // 2. 通过Class对象创建Student类的对象
        Object mStudent = studentClass.newInstance();

        // 3.1 通过Class对象获取方法setName1（）的Method对象:需传入方法名
        // 因为该方法 = 无参，所以不需要传入参数
        Method msetName1 = studentClass.getMethod("setName1");

        // 通过Method对象调用setName1（）：需传入创建的实例
        msetName1.invoke(mStudent);

        // 3.2 通过Class对象获取方法setName2（）的Method对象:需传入方法名 & 参数类型
        Method msetName2 = studentClass.getMethod("setName2", String.class);

        // 通过Method对象调用setName2（）：需传入创建的实例 & 参数值
        msetName2.invoke(mStudent, "Carson_Ho");
    }

image.png

Java 反射 (Java Reflection)

Java 反射 (Java Reflection)

JAVA反射机制

JAVA反射（放射）机制：

优点

缺点

应用场景

Java反射机制提供的功能

java.lang.Class 类

实现方式

获取目标类型的`Class`对象的方式主要有4种方法

反射类对应关系

Type类

通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对

通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数方法 & 属性的具体信息 & 进行操作

举个例子,获取String 所有构造方法

特别注意：访问权限问题

冲突

解决方案

实例1：利用反射获取类的属性 & 赋值

利用反射调用类的构造函数

利用反射调用方法

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Type类

通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对

通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数方法 & 属性的具体信息 & 进行操作

举个例子,获取String 所有构造方法

特别注意：访问权限问题

冲突

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利用反射调用类的构造函数

利用反射调用方法

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