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  • 反射机制

    千次阅读 2020-07-03 23:48:08
    反射机制 框架:半成品软件。可以在框架的基础上进行软件开发,简化编码 反射:将类的各个组成部分封装为其他对象,这就是反射机制 好处: 1. 可以在程序运行过程中,操作这些对象。 2. 可以解耦,提高程序的可扩展...

    反射机制

    框架:半成品软件。可以在框架的基础上进行软件开发,简化编码
    反射:将类的各个组成部分封装为其他对象,这就是反射机制
    好处:
    1. 可以在程序运行过程中,操作这些对象。
    2. 可以解耦,提高程序的可扩展性。

    通过下面这张图可理解到反射机制的本质实际是得到class对象后,反向获取Student对象的各种信息
    在这里插入图片描述

    获取Class对象的方式

    1. Class.forName(“全类名”):将字节码文件加载进内存,返回Class对象。(多用于配置文件,将类名定义在配置文件中。读取文件,加载类)
    2. 类名.class:通过类名的属性class获取。(多用于参数的传递)
    3. 对象.getClass():getClass()方法在Object类中定义着。(多用于对象的获取字节码的方式)
      结论:
      同一个字节码文件(*.class)在一次程序运行过程中,只会被加载一次,不论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个。
      例子:
      Person.java
    package domain;
    
    /**
     * Created by Administrator on 2020/7/2.
     */
    public class Person {
        private String name;
        private int age;
    
        public Person() {
        }
        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
    

    ReflectDemo1.java

    package reflect;
    import domain.Person;
    public class ReflectDemo1 {
        public static void main(String args[]) throws Exception{
            //1.Class.forname("全类名")
            Class cls1 = Class.forName("domain.Person");
            System.out.println(cls1);
            //2.类名.class
            Class cls2 = Person.class;
            System.out.println(cls2);
            //3.对象.getClass()
            Person p = new Person();
            Class cls3 = p.getClass();
            System.out.println(cls3);
        }
    }
    

    输出结果:包名.类名
    class domain.Person
    class domain.Person
    class domain.Person

    反射_Class对象功能概述

    1. 获取成员变量

    * Field[] getFields() :获取所有public修饰的成员变量
    * Field getField(String name)   获取指定名称的 public修饰的成员变量
    
    * Field[] getDeclaredFields()  获取所有的成员变量,不考虑修饰符
    * Field getDeclaredField(String name)  
    

    例子:

    package reflect;
    
    import domain.Person;
    
    import java.lang.reflect.Field;
    
    /**
     * Created by Administrator on 2020/7/3.
     */
    public class ReflectDemo2 {
        public static void main(String args[]) throws Exception {
            //0.获取Person的Class对象
            Class personClass = Person.class;
            /**
             * 1.获取成员变量们
             *      Field[] getFields()
             *      Field getField(String name)
             *
             *      Field[] getDeclaredFields()
             *      Field getDeclaredField(String name)
             */
            //1.Field[] getFields()  获取所有public修饰的成员变量
            Field[] fields = personClass.getFields();
            for (Field field : fields) {
                System.out.println(field);
            }
    
            System.out.println("========");
            //2.Field getField(String name)
            Field a = personClass.getField("a");
            //获取成员变量a的值
            Person p = new Person();
            Object value = a.get(p);
            System.out.println(value);
            //设置a的值
            a.set(p, "张三");
            System.out.println(p);
    
    
            System.out.println("=========");
    
            //Field[] getDeclaredFields(),获取所有的成员变量,不考虑修饰符
            Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
            for (Field declaredField : declaredFields) {
                System.out.println(declaredField);
            }
            //Field getDeclaredField(String name)
            Field d = personClass.getDeclaredField("d");
            //忽略访问权限修饰符的安全检查
            d.setAccessible(true);  //暴露反射
            Object value2 = d.get(p);
            System.out.println(value2);
        }
    
    }
    
    

    运行结果

    public java.lang.String domain.Person.a
    ========
    null
    Person{name='null', age=0, a='张三', b='null', c='null', d='null'}
    =========
    private java.lang.String domain.Person.name
    private int domain.Person.age
    public java.lang.String domain.Person.a
    protected java.lang.String domain.Person.b
    java.lang.String domain.Person.c
    private java.lang.String domain.Person.d
    null
    

    2.获取构造方法们

    * Constructor<?>[] getConstructors()  
    * Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes)  
    
    * Constructor<T> getDeclaredConstructor(类<?>... parameterTypes)  
    * Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()  
    

    例子

    package reflect;
    
    import domain.Person;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Field;
    
    /**
     * Created by Administrator on 2020/7/3.
     */
    public class ReflectDemo3 {
        public static void main(String args[]) throws Exception {
            //0.获取Person的Class对象
            Class personClass = Person.class;
            /*
            * 1.获取构造方法们
            *   Constructor<?>[] getConstructors()
            *   Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes)
            *
            *   Constructor<T> getDeclaredConstructors(类<?>... parameterTypes)
            *   Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
            * */
    
            //Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes)
            Constructor constructor = personClass.getConstructor(String.class, int.class);
            System.out.println(constructor);
            //创建对象
            Object person = constructor.newInstance("张三",23);
            System.out.println(person);
    
            System.out.println("======");
    
            Constructor constructor1 = personClass.getConstructor();
            System.out.println(constructor1);
            //创建对象
            Object person1 = constructor1.newInstance();
            System.out.println(person1);
    
            Object o = personClass.newInstance();
            System.out.println(o);
        }
    
    }
    

    运行结果:

    public domain.Person(java.lang.String,int)
    Person{name='张三', age=23, a='null', b='null', c='null', d='null'}
    ======
    public domain.Person()
    Person{name='null', age=0, a='null', b='null', c='null', d='null'}
    Person{name='null', age=0, a='null', b='null', c='null', d='null'}
    

    3.获取成员方法们

    * Method[] getMethods()  
    * Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)  
    * Method[] getDeclaredMethods()  
    * Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)  
    

    例子:

    package reflect;
    
    import domain.Person;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Method;
    
    /**
     * Created by Administrator on 2020/7/3.
     */
    public class ReflectDemo4 {
        public static void main(String args[]) throws Exception {
            //0.获取Person的Class对象
            Class personClass = Person.class;
           /*
           2.获取成员方法们:
                Method[] getMethods()
                Method getMethod(String name,类<?>... parameterTypes)
    
                Method[] getDeclaredMethods()
                Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)
           * */
           //获取指定名称的方法
            Method eat_method = personClass.getMethod("eat");
            Person p = new Person();
            //执行方法
            eat_method.invoke(p);
    
            Method eat_method2 = personClass.getMethod("eat",String.class);
            eat_method2.invoke(p,"饭");
    
            System.out.println("=============");
    
            //获取所有public修饰的方法
            Method[] methods = personClass.getMethods();
            for(Method method : methods){
    //            method.setAccessible(true);
                System.out.println(method);
                String name = method.getName();
                System.out.println(name);
            }
    
            //获取类名
            String className = personClass.getName();
            System.out.println(className);
    
        }
    
    }
    

    运行结果:

    eat....
    eat....饭
    =============
    public java.lang.String domain.Person.toString()
    toString
    public java.lang.String domain.Person.getName()
    getName
    public void domain.Person.setName(java.lang.String)
    setName
    public int domain.Person.getAge()
    getAge
    public void domain.Person.eat(java.lang.String)
    eat
    public void domain.Person.eat()
    eat
    public void domain.Person.setAge(int)
    setAge
    public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
    wait
    public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
    wait
    public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
    wait
    public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
    equals
    public native int java.lang.Object.hashCode()
    hashCode
    public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
    getClass
    public final native void java.lang.Object.notify()
    notify
    public final native void java.lang.Object.notifyAll()
    notifyAll
    domain.Person
    

    4.获取全类名

    * String getName() 
    
    展开全文
  • 用最直接的大白话来聊一聊Java中的反射机制

    万次阅读 多人点赞 2019-05-26 22:44:15
    思考:在讲反射之前,先思考一个问题,java中如何创建一个对象,有哪几种方式? Java中创建对象大概有这几种方式: 1、使用new关键字:这是我们最常见的也是最简单的创建对象的方式 2、使用Clone的方法:无论何时...

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    建议一定要花十几分钟时间把视频看完,然后再结合博客里的内容来理解

    看完后,相信对你了解Java中的反射一定会有所帮助!

    记得点关注啊

    用最通俗易懂的话来说一说Java中的反射机制

    思考:在讲反射之前,先思考一个问题,java中如何创建一个对象,有哪几种方式?

    Java中创建对象大概有这几种方式:

    1、使用new关键字:这是我们最常见的也是最简单的创建对象的方式

    2、使用Clone的方法:无论何时我们调用一个对象的clone方法,JVM就会创建一个新的对象,将前面的对象的内容全部拷贝进去

    3、使用反序列化:当我们序列化和反序列化一个对象,JVM会给我们创建一个单独的对象

    上边是Java中常见的创建对象的三种方式,其实除了上边的三种还有另外一种方式,就是接下来我们要讨论的 “反射”

    1、反射概述

    1.1什么是反射

    反射就是把Java类中的各个部分,映射成一个个的Java对象,拿到这些对象后可以做一些事情。

    既然说反射是反射Java类中的各个组成部分,所以说咱们得知道一个类中有哪儿些部分?

    例如,一个类有:成员变量,方法,构造方法,等信息,利用反射技术咱们可以把这些组成部分映射成一个个对象。

    1.2、反射能干什么

    说完反射的概念后,咱们说一下反射能干什么?

    一般来说反射是用来做框架的,或者说可以做一些抽象度比较高的底层代码,反射在日常的开发中用到的不多,但是咱们还必须搞懂它,因为搞懂了反射以后,可以帮助咱们理解框架的一些原理。所以说有一句很经典的话:反射是框架设计的灵魂。现在说完这个可能还不太能理解,不急,等下说完一个快速入门的例子后,应该会稍微有点感觉

    1.3、怎么得到想反射的类

    刚才已经说过,反射是对一个类进行解剖,想解剖一个东西,前提是首先你得拿到这个东西,那么怎么得到咱们想解剖的类呢?

    首先大家要明白一点,咱们写的代码是存储在后缀名是 .java的文件里的,但是它会被编译,最终真正去执行的是编译后的 .class文件。Java是面向对象的语言,一切皆对象,所以java认为 这些编译后的 class文件,这种事物也是一种对象,它也给抽象成了一种类,这个类就是Class,大家可以去AIP里看一下这个类

    所以拿到这个类后,就相当于拿到了咱们想解剖的类,那怎么拿到这个类?

    看API文档后,有一个方法forName(String className); 而且是一个静态的方法,这样咱们就可以得到想反射的类了

    到这里,看Class clazz = Class.forName("com.cj.test.Person");这个应该有点感觉了吧

    Class.forName("com.cj.test.Person");因为这个方法里接收的是个字符串,字符串的话,我们就可以写在配置文件里,然后利用反射生成我们需要的对象,这才是我们想要的。很多框架里都有类似的配置

    2、解剖类

    我们知道一个类里一般有构造函数、方法、成员变量(字段/属性)这三部分组成

    翻阅API文档,可以看到

    Class对象提供了如下常用方法:

    public Constructor getConstructor(Class<?>…parameterTypes)

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

    public Field getField(String name)

    public Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>…parameterTypes)

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

    public Field getDeclaredField(String name)

    这些方法分别用于帮咱们从类中解剖出构造函数、方法和成员变量(属性)。

    然后把解剖出来的部分,分别用Constructor、Method、Field对象表示。

    2.1反射构造方法

    2.1.1反射无参的构造函数

    可以看到 默认的无参构造方法执行了

    从上边的例子看出,要想反射,首先第一步就是得到类的字节码

    所以简单说一下得到类的字节码的几种方式

    (1)、Class.forName("com.cj.test.Person"); 这就是上边我们用的方式

    (2)、对象.getClass();

    (3)、类名.class;

    2.1.2反射“一个参数”的构造函数

    2.1.3反射“多个参数”的构造函数

    2.1.4反射“私有”的构造函数

    注意:在反射私有的构造函数时,用普通的clazz.getConstructor()会报错,因为它是私有的,所以提供了专门反射私有构造函数的方法 clazz.getDeclaredConstructor(int.class);//读取私有的构造函数,用这个方法读取完还需要设置一下暴力反射才可以

    c.setAccessible(true);//暴力反射

    2.1.5反射得到类中所有的构造函数

     

    2.2反射类中的方法

    package com.cj.test;
    
    import java.util.Date;
    
    public class Person {
    	
    	public Person(){
    		System.out.println("默认的无参构造方法执行了");
    	}
    
    	public Person(String name){
    		System.out.println("姓名:"+name);
    	}
    	
    	public Person(String name,int age){
    		System.out.println(name+"="+age);
    	}
    	
    	private Person(int age){
    		System.out.println("年龄:"+age);
    	}
    	
    	public void m1() {
    		System.out.println("m1");
    	}
    	
    	public void m2(String name) {
    		System.out.println(name);
    	}
    	
    	public String m3(String name,int age) {
    		System.out.println(name+":"+age);
    		return "aaa";
    	}
    	
    	private void m4(Date d) {
    		System.out.println(d);
    	}
    	
    	public static void m5() {
    		System.out.println("m5");
    	}
    	
    	public static void m6(String[] strs) {
    		System.out.println(strs.length);
    	}
    
            public static void main(String[] args) {
    		System.out.println("main");
    	}
    
    }
    
    
    
    
    
    package com.cj.test;
    
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.util.Date;
    import org.junit.Test;
    
    public class Demo2 {
    
    	@Test//public void m1()
    	public void test1() throws Exception{
    		Class clazz = Class.forName("com.cj.test.Person");
    		Person p = (Person)clazz.newInstance();
    		Method m = clazz.getMethod("m1", null);
    		m.invoke(p, null);
    	}
    	@Test//public void m2(String name)
    	public void test2() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Person p = (Person) clazz.newInstance();
    		Method m = clazz.getMethod("m2", String.class);
    		m.invoke(p, "张三");
    	}
    	@Test//public String m3(String name,int age)
    	public void test3() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Person p = (Person) clazz.newInstance();
    		Method m = clazz.getMethod("m3", String.class,int.class);
    		String returnValue = (String)m.invoke(p, "张三",23);
    		System.out.println(returnValue);
    	}
    	@Test//private void m4(Date d)
    	public void test4() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Person p = (Person) clazz.newInstance();
    		Method m = clazz.getDeclaredMethod("m4", Date.class);
    		m.setAccessible(true);
    		m.invoke(p,new Date());
    	}
    	@Test//public static void m5()
    	public void test5() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Method m = clazz.getMethod("m5", null);
    		m.invoke(null,null);
    	}
    	@Test//private static void m6(String[] strs)
    	public void test6() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Method m = clazz.getDeclaredMethod("m6",String[].class);
    		m.setAccessible(true);
    		m.invoke(null,(Object)new String[]{"a","b"});
    	}
    	@Test
    	public void test7() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Method m = clazz.getMethod("main",String[].class);
    		m.invoke(null,new Object[]{new String[]{"a","b"}});
    	}
    }
    

    *****注意:看下上边代码里test6和test7的invoke方法里传的参数和其他的有点不一样

    这是因为 jdk1.4和jdk1.5处理invoke方法有区别

    1.5:public Object invoke(Object obj,Object…args)

    1.4:public Object invoke(Object obj,Object[] args)

    由于JDK1.4和1.5对invoke方法的处理有区别, 所以在反射类似于main(String[] args) 这种参数是数组的方法时需要特殊处理

    启动Java程序的main方法的参数是一个字符串数组,即public static void main(String[] args),通过反射方式来调用这个main方法时,如何为invoke方法传递参数呢?按jdk1.5的语法,整个数组是一个参数,而按jdk1.4的语法,数组中的每个元素对应一个参数,当把一个字符串数组作为参数传递给invoke方法时,javac会到底按照哪种语法进行处理呢?jdk1.5肯定要兼容jdk1.4的语法,会按jdk1.4的语法进行处理,即把数组打散成为若干个单独的参数。所以,在给main方法传递参数时,不能使用代码mainMethod.invoke(null,new String[]{“xxx”}),javac只把它当作jdk1.4的语法进行理解,而不把它当作jdk1.5的语法解释,因此会出现参数个数不对的问题。

    上述问题的解决方法:

    (1)mainMethod.invoke(null,new Object[]{new String[]{"xxx"}});

    这种方式,由于你传的是一个数组的参数,所以为了向下兼容1.4的语法,javac遇到数组会给你拆开成多个参数,但是由于咱们这个Object[ ] 数组里只有一个元素值,所以就算它拆也没关系

    (2)mainMethod.invoke(null,(Object)new String[]{"xxx"});

    这种方式相当于你传的参数是一个对象,而不是数组,所以就算是按照1.4的语法它也不会拆,所以问题搞定

    编译器会作特殊处理,编译时不把参数当作数组看待,也就不会数组打散成若干个参数了

    对上边的描述进行一下总结:在反射方法时,如果方法的参数是一个数组,考虑到向下兼容问题,会按照JDK1.4的语法来对待(JVM会把传递的数组参数拆开,拆开就会报参数的个数不匹配的错误)
    解决办法:防止JVM拆开你的数组
        方式一:把数组看做是一个Object对象
        方式二:重新构建一个Object数组,那个参数数组作为唯一的元素存在。

    2.3反射类中的属性字段

    package com.cj.test;
    
    import java.util.Date;
    
    public class Person {
    	
    	public String name="李四";
    	private int age = 18;
    	public static Date time;
    	
    	public int getAge() {
    		return age;
    	}
    	
    	public Person(){
    		System.out.println("默认的无参构造方法执行了");
    	}
    
    	public Person(String name){
    		System.out.println("姓名:"+name);
    	}
    	
    	public Person(String name,int age){
    		System.out.println(name+"="+age);
    	}
    	
    	private Person(int age){
    		System.out.println("年龄:"+age);
    	}
    	
    	public void m1() {
    		System.out.println("m1");
    	}
    	
    	public void m2(String name) {
    		System.out.println(name);
    	}
    	
    	public String m3(String name,int age) {
    		System.out.println(name+":"+age);
    		return "aaa";
    	}
    	
    	private void m4(Date d) {
    		System.out.println(d);
    	}
    	
    	public static void m5() {
    		System.out.println("m5");
    	}
    	
    	public static void m6(String[] strs) {
    		System.out.println(strs.length);
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		System.out.println("main");
    	}
    	
    }
    
    
    
    
    
    package com.cj.test;
    
    import java.lang.reflect.Field;
    import java.util.Date;
    import org.junit.Test;
    
    public class Demo3 {
    	//public String name="李四";
    	@Test
    	public void test1() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Person p = (Person)clazz.newInstance();
    		Field f = clazz.getField("name");
    		String s = (String)f.get(p);
    		System.out.println(s);
    		
    		//更改name的值
    		f.set(p, "王六");
    		System.out.println(p.name);
    	}
    	@Test//private int age = 18;
    	public void test2() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Person p = (Person)clazz.newInstance();
    		Field f = clazz.getDeclaredField("age");
    		f.setAccessible(true);
    		int age = (Integer)f.get(p);
    		System.out.println(age);
    		
    		f.set(p, 28);
    		age = (Integer)f.get(p);
    		System.out.println(age);
    	}
    	@Test//public static Date time;
    	public void test3() throws Exception{
    		Class clazz = Person.class;
    		Field f = clazz.getField("time");
    		f.set(null, new Date());
    		System.out.println(Person.time);
    	}
    }
    

    以上就是自己对Java中反射的一些学习总结,欢迎大家留言一起学习、讨论

    看完上边有关反射的东西, 对常用框架里的配置文件是不是有点思路了

    上边是Spring配置文件里的常见的bean配置,这看起来是不是可以用反射很轻易的就可以实现:解析xml然后把xml里的内容作为参数,利用反射创建对象。

    拓展:

    1、除了上述的Spring配置文件里会用到反射生成bean对象,其他常见的MVC框架,比如Struts2、SpringMVC等等一些框架里还有很多地方都会用到反射。

    前端夜页面录入的一些信息通过表单或者其他形式传入后端,后端框架就可以利用反射生成对应的对象,并利用反射操作它的set、get方法把前端传来的信息封装到对象里。

    感兴趣的话可以看下这篇:利用Java反射模拟一个Struts2框架 Struts2主要核心设计 手动实现Struts2核心代码,这篇里边包含了XML解析、反射的东西,模拟了一个Struts2的核心代码

    2、框架的代码里经常需要利用反射来操作对象的set、get方法,来把程序的数据封装到Java对象中去。

    如果每次都使用反射来操作对象的set、get方法进行设置值和取值的话,过于麻烦,所以JDK里提供了一套API,专门用于操作Java对象的属性(set/get方法),这就是内省

    关于内省相关的内容我也整理了一篇文章,感兴趣可以点击:Java反射——内省(Introspector)以及BeanUtils内省框架

    3、平常用到的框架,除了配置文件的形式,现在很多都使用了注解的形式。

    其实注解也和反射息息相关:使用反射也能轻而易举的拿到类、字段、方法上的注解,然后编写注解解析器对这些注解进行解析,做一些相关的处理

    所以说不管是配置文件还是注解的形式,它们都和反射有关。注解和自定义注解的内容,最近也抽时间大概整理了一下,感兴趣的小可爱可以点击了解:Java中的注解以及自定义注解

    写在最后:反射是框架的灵魂,具备反射知识和思想,是看懂框架的基础。希望看完文章后对你能有所帮助。

    亲们,可以点关注,点赞,3Q~

    展开全文
  • Java基础篇:反射机制详解

    万次阅读 多人点赞 2018-09-29 10:19:50
    反射是Java的特征之一,是一种间接操作目标对象的机制,核心是JVM在运行的时候才动态加载类,并且对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法,调用方法/访问属性,不需要提前在编译期知道运行的对象是谁,...

    一、什么是反射:

    (1)Java反射机制的核心是在程序运行时动态加载类并获取类的详细信息,从而操作类或对象的属性和方法。本质是JVM得到class对象之后,再通过class对象进行反编译,从而获取对象的各种信息。

    (2)Java属于先编译再运行的语言,程序中对象的类型在编译期就确定下来了,而当程序在运行时可能需要动态加载某些类,这些类因为之前用不到,所以没有被加载到JVM。通过反射,可以在运行时动态地创建对象并调用其属性,不需要提前在编译期知道运行的对象是谁。

     

    二、反射的原理:

    下图是类的正常加载过程、反射原理与class对象:

    Class对象的由来是将.class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。

    对于类加载机制与双亲委派模型感兴趣的小伙伴可以阅读这篇文章:https://blog.csdn.net/a745233700/article/details/90232862

     

    三、反射的优缺点:

    1、优点:在运行时获得类的各种内容,进行反编译,对于Java这种先编译再运行的语言,能够让我们很方便的创建灵活的代码,这些代码可以在运行时装配,无需在组件之间进行源代码的链接,更加容易实现面向对象。

    2、缺点:(1)反射会消耗一定的系统资源,因此,如果不需要动态地创建一个对象,那么就不需要用反射;

    (2)反射调用方法时可以忽略权限检查,因此可能会破坏封装性而导致安全问题。

     

    四、反射的用途:

    1、反编译:.class-->.java

    2、通过反射机制访问java对象的属性,方法,构造方法等

    3、当我们在使用IDE,比如Ecplise时,当我们输入一个对象或者类,并想调用他的属性和方法是,一按点号,编译器就会自动列出他的属性或者方法,这里就是用到反射。

    4、反射最重要的用途就是开发各种通用框架。比如很多框架(Spring)都是配置化的(比如通过XML文件配置Bean),为了保证框架的通用性,他们可能需要根据配置文件加载不同的类或者对象,调用不同的方法,这个时候就必须使用到反射了,运行时动态加载需要的加载的对象。

    5、例如,在使用Strut2框架的开发过程中,我们一般会在struts.xml里去配置Action,比如

    <action name="login" class="org.ScZyhSoft.test.action.SimpleLoginAction" method="execute">   
        <result>/shop/shop-index.jsp</result>           
        <result name="error">login.jsp</result>       
    </action>

    比如我们请求login.action时,那么StrutsPrepareAndExecuteFilter就会去解析struts.xml文件,从action中查找出name为login的Action,并根据class属性创建SimpleLoginAction实例,并用Invoke方法来调用execute方法,这个过程离不开反射。配置文件与Action建立了一种映射关系,当View层发出请求时,请求会被StrutsPrepareAndExecuteFilter拦截,然后StrutsPrepareAndExecuteFilter会去动态地创建Action实例。

    比如,加载数据库驱动的,用到的也是反射。

    Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); // 动态加载mysql驱动

     

    五、反射机制常用的类:

    Java.lang.Class;

    Java.lang.reflect.Constructor;

    Java.lang.reflect.Field;

    Java.lang.reflect.Method;

    Java.lang.reflect.Modifier;

     

    六、反射的基本使用:

    1、获得Class:主要有三种方法:

    (1)Object-->getClass

    (2)任何数据类型(包括基本的数据类型)都有一个“静态”的class属性

    (3)通过class类的静态方法:forName(String className)(最常用)

    package fanshe;
    
    public class Fanshe {
    	public static void main(String[] args) {
    		//第一种方式获取Class对象  
    		Student stu1 = new Student();//这一new 产生一个Student对象,一个Class对象。
    		Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
    		System.out.println(stuClass.getName());
    		
    		//第二种方式获取Class对象
    		Class stuClass2 = Student.class;
    		System.out.println(stuClass == stuClass2);//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个
    		
    		//第三种方式获取Class对象
    		try {
    			Class stuClass3 = Class.forName("fanshe.Student");//注意此字符串必须是真实路径,就是带包名的类路径,包名.类名
    			System.out.println(stuClass3 == stuClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
    		} catch (ClassNotFoundException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    		
    	}
    }
    

    注意,在运行期间,一个类,只有一个Class对象产生,所以打印结果都是true;

    三种方式中,常用第三种,第一种对象都有了还要反射干什么,第二种需要导入类包,依赖太强,不导包就抛编译错误。一般都使用第三种,一个字符串可以传入也可以写在配置文件中等多种方法。

     

    2、判断是否为某个类的示例:

    一般的,我们使用instanceof 关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中Class对象的isInstance()方法来判断时候为某个类的实例,他是一个native方法。

    public native boolean isInstance(Object obj);

     

    3、创建实例:通过反射来生成对象主要有两种方法:

    (1)使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例。

    Class<?> c = String.class;
    Object str = c.newInstance();

    (2)先通过Class对象获取指定的Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建对象,这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。

    //获取String的Class对象
    Class<?> str = String.class;
    //通过Class对象获取指定的Constructor构造器对象
    Constructor constructor=c.getConstructor(String.class);
    //根据构造器创建实例:
    Object obj = constructor.newInstance(“hello reflection”);

     

    4、通过反射获取构造方法并使用:

    (1)批量获取的方法:
    public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
    public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)

    (2)单个获取的方法,并调用:
    public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
    public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;

    (3) 调用构造方法:

    Constructor-->newInstance(Object... initargs)

    newInstance是 Constructor类的方法(管理构造函数的类)

    api的解释为:newInstance(Object... initargs) ,使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例,并用指定的初始化参数初始化该实例。

    它的返回值是T类型,所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象,并为之调用。

    例子:

    Student类:共六个构造方法。

    package fanshe;
    public class Student {
    	//---------------构造方法-------------------
    	//(默认的构造方法)
    	Student(String str){
    		System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
    	}
    	//无参构造方法
    	public Student(){
    		System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
    	}
    	//有一个参数的构造方法
    	public Student(char name){
    		System.out.println("姓名:" + name);
    	}
    	//有多个参数的构造方法
    	public Student(String name ,int age){
    		System.out.println("姓名:"+name+"年龄:"+ age);//这的执行效率有问题,以后解决。
    	}
    	//受保护的构造方法
    	protected Student(boolean n){
    		System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    	}
    	//私有构造方法
    	private Student(int age){
    		System.out.println("私有的构造方法   年龄:"+ age);
    	}
    }
    

    测试类:

    package fanshe;
    import java.lang.reflect.Constructor;
     
    /*
     * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
     * 
     * 1.获取构造方法:
     * 		1).批量的方法:
     * 			public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
                public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
     * 		2).获取单个的方法,并调用:
     * 			public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
     * 			public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有; 		
     * 		3).调用构造方法:
     * 			Constructor-->newInstance(Object... initargs)
     */
    public class Constructors {
     
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		//1.加载Class对象
    		Class clazz = Class.forName("fanshe.Student");
    		
    		//2.获取所有公有构造方法
    		System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
    		Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
    		for(Constructor c : conArray){
    			System.out.println(c);
    		}
    		
    		System.out.println("************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************");
    		conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
    		for(Constructor c : conArray){
    			System.out.println(c);
    		}
    		
    		System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
    		Constructor con = clazz.getConstructor(null);
    		//1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以:这里需要的是一个参数的类型,切记是类型
    		//2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
    		System.out.println("con = " + con);
    
    		//调用构造方法
    		Object obj = con.newInstance();
    	//	System.out.println("obj = " + obj);
    	//	Student stu = (Student)obj;
    		
    		System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
    		con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
    		System.out.println(con);
    		//调用构造方法
    		con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
    		obj = con.newInstance('男');
    	}
    }
    

    控制台输出:

    **********************所有公有构造方法*********************************
    public fanshe.Student(java.lang.String,int)
    public fanshe.Student(char)
    public fanshe.Student()
    ************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************
    private fanshe.Student(int)
    protected fanshe.Student(boolean)
    public fanshe.Student(java.lang.String,int)
    public fanshe.Student(char)
    public fanshe.Student()
    fanshe.Student(java.lang.String)
    *****************获取公有、无参的构造方法*******************************
    con = public fanshe.Student()
    调用了公有、无参构造方法执行了。。。
    ******************获取私有构造方法,并调用*******************************
    public fanshe.Student(char)
    姓名:男
    

     

    5、获取成员变量并调用:

    Student类:

    package fanshe.field;
     
    public class Student {
    	public Student(){
    		
    	}
    	//**********字段*************//
    	public String name;
    	protected int age;
    	char sex;
    	private String phoneNum;
    	
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
    				+ ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
    	}
    }
    

    测试类:

    package fanshe.field;
    import java.lang.reflect.Field;
    /*
     * 获取成员变量并调用:
     * 
     * 1.批量的
     * 		1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
     * 		2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;
     * 2.获取单个的:
     * 		1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段;
     * 		2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
     * 
     * 	 设置字段的值:
     * 		Field --> public void set(Object obj,Object value):
     * 					参数说明:
     * 					1.obj:要设置的字段所在的对象;
     * 					2.value:要为字段设置的值;
     */
    public class Fields {
     
    		public static void main(String[] args) throws Exception {
    			//1.获取Class对象
    			Class stuClass = Class.forName("fanshe.field.Student");
    			//2.获取字段
    			System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
    			Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
    			for(Field f : fieldArray){
    				System.out.println(f);
    			}
    			System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
    			fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
    			for(Field f : fieldArray){
    				System.out.println(f);
    			}
    			System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
    			Field f = stuClass.getField("name");
    			System.out.println(f);
    			//获取一个对象
    			Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
    			//为字段设置值
    			f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
    			//验证
    			Student stu = (Student)obj;
    			System.out.println("验证姓名:" + stu.name);
    			
    			
    			System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
    			f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
    			System.out.println(f);
    			f.setAccessible(true);//暴力反射,解除私有限定
    			f.set(obj, "18888889999");
    			System.out.println("验证电话:" + stu);
    			
    		}
    	}
    

    控制台输出:

    ************获取所有公有的字段********************
    public java.lang.String fanshe.field.Student.name
    ************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************
    public java.lang.String fanshe.field.Student.name
    protected int fanshe.field.Student.age
    char fanshe.field.Student.sex
    private java.lang.String fanshe.field.Student.phoneNum
    *************获取公有字段**并调用***********************************
    public java.lang.String fanshe.field.Student.name
    验证姓名:刘德华
    **************获取私有字段****并调用********************************
    private java.lang.String fanshe.field.Student.phoneNum
    验证电话:Student [name=刘德华, age=0, sex=
    

     

    6、获取成员方法并调用:

    Student类:

    package fanshe.method;
     
    public class Student {
    	//**************成员方法***************//
    	public void show1(String s){
    		System.out.println("调用了:公有的,String参数的show1(): s = " + s);
    	}
    	protected void show2(){
    		System.out.println("调用了:受保护的,无参的show2()");
    	}
    	void show3(){
    		System.out.println("调用了:默认的,无参的show3()");
    	}
    	private String show4(int age){
    		System.out.println("调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = " + age);
    		return "abcd";
    	}
    }
    

    测试类:

    package fanshe.method;
    import java.lang.reflect.Method;
     
    /*
     * 获取成员方法并调用:
     * 
     * 1.批量的:
     * 		public Method[] getMethods():获取所有"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类)
     * 		public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法,包括私有的(不包括继承的)
     * 2.获取单个的:
     * 		public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
     * 					参数:
     * 						name : 方法名;
     * 						Class ... : 形参的Class类型对象
     * 		public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
     * 
     * 	 调用方法:
     * 		Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
     * 					参数说明:
     * 					obj : 要调用方法的对象;
     * 					args:调用方式时所传递的实参;
    ):
     */
    public class MethodClass {
     
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		//1.获取Class对象
    		Class stuClass = Class.forName("fanshe.method.Student");
    		//2.获取所有公有方法
    		System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
    		stuClass.getMethods();
    		Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
    		for(Method m : methodArray){
    			System.out.println(m);
    		}
    		System.out.println("***************获取所有的方法,包括私有的*******************");
    		methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
    		for(Method m : methodArray){
    			System.out.println(m);
    		}
    		System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
    		Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
    		System.out.println(m);
    		//实例化一个Student对象
    		Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
    		m.invoke(obj, "刘德华");
    		
    		System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
    		m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
    		System.out.println(m);
    		m.setAccessible(true);//解除私有限定
    		Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数,一个是要调用的对象(获取有反射),一个是实参
    		System.out.println("返回值:" + result);	
    	}
    }
    

    控制台输出:

    ***************获取所有的”公有“方法*******************
    public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
    public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
    public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
    public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
    public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
    public java.lang.String java.lang.Object.toString()
    public native int java.lang.Object.hashCode()
    public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
    public final native void java.lang.Object.notify()
    public final native void java.lang.Object.notifyAll()
    ***************获取所有的方法,包括私有的*******************
    public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
    private java.lang.String fanshe.method.Student.show4(int)
    protected void fanshe.method.Student.show2()
    void fanshe.method.Student.show3()
    ***************获取公有的show1()方法*******************
    public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
    调用了:公有的,String参数的show1(): s = 刘德华
    ***************获取私有的show4()方法******************
    private java.lang.String fanshe.method.Student.show4(int)
    调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = 20
    返回值:abcd
    

     

    7、反射main方法:

    Student类:

    package fanshe.main;
     
    public class Student {
    	public static void main(String[] args) {
    		System.out.println("main方法执行了。。。");
    	}
    }
    

    测试类:

    package fanshe.main;
    import java.lang.reflect.Method;
     
    /**
     * 获取Student类的main方法、不要与当前的main方法搞混了
     */
    public class Main {
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//1、获取Student对象的字节码
    			Class clazz = Class.forName("fanshe.main.Student");
    			
    			//2、获取main方法
    			 Method methodMain = clazz.getMethod("main", String[].class);//第一个参数:方法名称,第二个参数:方法形参的类型,
    			//3、调用main方法
    			// methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});
    			 //第一个参数,对象类型,因为方法是static静态的,所以为null可以,第二个参数是String数组,这里要注意在jdk1.4时是数组,jdk1.5之后是可变参数
    			 //这里拆的时候将  new String[]{"a","b","c"} 拆成3个对象。。。所以需要将它强转。
    			 methodMain.invoke(null, (Object)new String[]{"a","b","c"});//方式一
    			// methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"a","b","c"}});//方式二			
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }
    

    控制台输出:

    main方法执行了。。。

     

    8、利用反射创建数值:

    数组在Java里是比较特殊的一种类型,它可以赋值给一个Object Reference。

    public static void testArray() throws ClassNotFoundException {
            Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
            Object array = Array.newInstance(cls,25);
            //往数组里添加内容
            Array.set(array,0,"golang");
            Array.set(array,1,"Java");
            Array.set(array,2,"pytho");
            Array.set(array,3,"Scala");
            Array.set(array,4,"Clojure");
            //获取某一项的内容
            System.out.println(Array.get(array,3));
        }

     

    9、反射方法的其他使用--通过反射运行配置文件内容:

    Student类:

    public class Student {
    	public void show(){
    		System.out.println("is show()");
    	}
    }
    

    配置文件以txt文件为例子:

    className = cn.fanshe.Student
    methodName = show
    

    测试类:

    import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.FileReader;
    import java.io.IOException;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.util.Properties;
     
    /*
     * 我们利用反射和配置文件,可以使:应用程序更新时,对源码无需进行任何修改
     * 我们只需要将新类发送给客户端,并修改配置文件即可
     */
    public class Demo {
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		//通过反射获取Class对象
    		Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));//"cn.fanshe.Student"
    		//2获取show()方法
    		Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));//show
    		//3.调用show()方法
    		m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
    		
    	}
    	
    	//此方法接收一个key,在配置文件中获取相应的value
    	public static String getValue(String key) throws IOException{
    		Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
    		FileReader in = new FileReader("pro.txt");//获取输入流
    		pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
    		in.close();
    		return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值
    	}
    }
    

    控制台输出:

    is show()

    需求:

    当我们升级这个系统时,不要Student类,而需要新写一个Student2的类时,这时只需要更改pro.txt的文件内容就可以了。代码就一点不用改动。

    public class Student2 {
    	public void show2(){
    		System.out.println("is show2()");
    	}
    }
    

    配置文件更改为:

    className = cn.fanshe.Student2
    methodName = show2
    

     

    10、反射方法的其他使用--通过反射越过泛型检查:

    泛型用在编译期,编译过后泛型擦除(消失掉),所以是可以通过反射越过泛型检查的

    测试类:

    import java.lang.reflect.Method;
    import java.util.ArrayList;
     
    /*
     * 通过反射越过泛型检查
     * 例如:有一个String泛型的集合,怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值?
     */
    public class Demo {
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
    		ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
    		strList.add("aaa");
    		strList.add("bbb");
    		
    	//	strList.add(100);
    		//获取ArrayList的Class对象,反向的调用add()方法,添加数据
    		Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
    		//获取add()方法
    		Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
    		//调用add()方法
    		m.invoke(strList, 100);
    		
    		//遍历集合
    		for(Object obj : strList){
    			System.out.println(obj);
    		}
    	}
    }
    

    控制台输出:

    aaa
    bbb
    100

     

    参考博客:https://www.sczyh30.com/posts/Java/java-reflection-1/

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  • 深入理解Java类型信息(Class对象)与反射机制

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    出自【zejian的博客】

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    本篇主要是深入对Java中的Class对象进行分析,这对后续深入理解反射技术非常重要,主要内容如下:

    深入理解Class对象

    RRTI的概念以及Class对象作用

    认识Class对象之前,先来了解一个概念,RTTI(Run-Time Type Identification)运行时类型识别,对于这个词一直是 C++ 中的概念,至于Java中出现RRTI的说法则是源于《Thinking in Java》一书,其作用是在运行时识别一个对象的类型和类的信息,这里分两种:传统的”RRTI”,它假定我们在编译期已知道了所有类型(在没有反射机制创建和使用类对象时,一般都是编译期已确定其类型,如new对象时该类必须已定义好),另外一种是反射机制,它允许我们在运行时发现和使用类型的信息。在Java中用来表示运行时类型信息的对应类就是Class类,Class类也是一个实实在在的类,存在于JDK的java.lang包中,其部分源码如下:

    public final class Class<T> implements java.io.Serializable,GenericDeclaration,Type, AnnotatedElement {
        private static final int ANNOTATION= 0x00002000;
        private static final int ENUM      = 0x00004000;
        private static final int SYNTHETIC = 0x00001000;
    
        private static native void registerNatives();
        static {
            registerNatives();
        }
    
        /*
         * Private constructor. Only the Java Virtual Machine creates Class objects.(私有构造,只能由JVM创建该类)
         * This constructor is not used and prevents the default constructor being
         * generated.
         */
        private Class(ClassLoader loader) {
            // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
            // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
            classLoader = loader;
        }

    Class类被创建后的对象就是Class对象,注意,Class对象表示的是自己手动编写类的类型信息,比如创建一个Shapes类,那么,JVM就会创建一个Shapes对应Class类的Class对象,该Class对象保存了Shapes类相关的类型信息。实际上在Java中每个类都有一个Class对象,每当我们编写并且编译一个新创建的类就会产生一个对应Class对象并且这个Class对象会被保存在同名.class文件里(编译后的字节码文件保存的就是Class对象),那为什么需要这样一个Class对象呢?是这样的,当我们new一个新对象或者引用静态成员变量时,Java虚拟机(JVM)中的类加载器子系统会将对应Class对象加载到JVM中,然后JVM再根据这个类型信息相关的Class对象创建我们需要实例对象或者提供静态变量的引用值。需要特别注意的是,手动编写的每个class类,无论创建多少个实例对象,在JVM中都只有一个Class对象,即在内存中每个类有且只有一个相对应的Class对象,挺拗口,通过下图理解(内存中的简易现象图):

    到这我们也就可以得出以下几点信息:

    • Class类也是类的一种,与class关键字是不一样的。

    • 手动编写的类被编译后会产生一个Class对象,其表示的是创建的类的类型信息,而且这个Class对象保存在同名.class的文件中(字节码文件),比如创建一个Shapes类,编译Shapes类后就会创建其包含Shapes类相关类型信息的Class对象,并保存在Shapes.class字节码文件中。

    • 每个通过关键字class标识的类,在内存中有且只有一个与之对应的Class对象来描述其类型信息,无论创建多少个实例对象,其依据的都是用一个Class对象。

    • Class类只存私有构造函数,因此对应Class对象只能有JVM创建和加载

    • Class类的对象作用是运行时提供或获得某个对象的类型信息,这点对于反射技术很重要(关于反射稍后分析)。

    Class对象的加载及其获取方式

    Class对象的加载

    前面我们已提到过,Class对象是由JVM加载的,那么其加载时机是?实际上所有的类都是在对其第一次使用时动态加载到JVM中的,当程序创建第一个对类的静态成员引用时,就会加载这个被使用的类(实际上加载的就是这个类的字节码文件),注意,使用new操作符创建类的新实例对象也会被当作对类的静态成员的引用(构造函数也是类的静态方法),由此看来Java程序在它们开始运行之前并非被完全加载到内存的,其各个部分是按需加载,所以在使用该类时,类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已被加载(类的实例对象创建时依据Class对象中类型信息完成的),如果还没有加载,默认的类加载器就会先根据类名查找.class文件(编译后Class对象被保存在同名的.class文件中),在这个类的字节码文件被加载时,它们必须接受相关验证,以确保其没有被破坏并且不包含不良Java代码(这是java的安全机制检测),完全没有问题后就会被动态加载到内存中,此时相当于Class对象也就被载入内存了(毕竟.class字节码文件保存的就是Class对象),同时也就可以被用来创建这个类的所有实例对象。下面通过一个简单例子来说明Class对象被加载的时机问题(例子引用自Thinking in Java):

    package com.zejian;
    
    class Candy {
      static {   System.out.println("Loading Candy"); }
    }
    
    class Gum {
      static {   System.out.println("Loading Gum"); }
    }
    
    class Cookie {
      static {   System.out.println("Loading Cookie"); }
    }
    
    public class SweetShop {
      public static void print(Object obj) {
        System.out.println(obj);
      }
      public static void main(String[] args) {  
        print("inside main");
        new Candy();
        print("After creating Candy");
        try {
          Class.forName("com.zejian.Gum");
        } catch(ClassNotFoundException e) {
          print("Couldn't find Gum");
        }
        print("After Class.forName(\"com.zejian.Gum\")");
        new Cookie();
        print("After creating Cookie");
      }
    }

    在上述代码中,每个类Candy、Gum、Cookie都存在一个static语句,这个语句会在类第一次被加载时执行,这个语句的作用就是告诉我们该类在什么时候被加载,执行结果:

    inside main
    Loading Candy
    After creating Candy
    Loading Gum
    After Class.forName("com.zejian.Gum")
    Loading Cookie
    After creating Cookie
    
    Process finished with exit code 0

    从结果来看,new一个Candy对象和Cookie对象,构造函数将被调用,属于静态方法的引用,Candy类的Class对象和Cookie的Class对象肯定会被加载,毕竟Candy实例对象的创建依据其Class对象。比较有意思的是

    Class.forName("com.zejian.Gum");

    其中forName方法是Class类的一个static成员方法,记住所有的Class对象都源于这个Class类,因此Class类中定义的方法将适应所有Class对象。这里通过forName方法,我们可以获取到Gum类对应的Class对象引用。从打印结果来看,调用forName方法将会导致Gum类被加载(前提是Gum类从来没有被加载过)。

    Class.forName方法

    通过上述的案例,我们也就知道Class.forName()方法的调用将会返回一个对应类的Class对象,因此如果我们想获取一个类的运行时类型信息并加以使用时,可以调用Class.forName()方法获取Class对象的引用,这样做的好处是无需通过持有该类的实例对象引用而去获取Class对象,如下的第2种方式是通过一个实例对象获取一个类的Class对象,其中的getClass()是从顶级类Object继承而来的,它将返回表示该对象的实际类型的Class对象引用。

    public static void main(String[] args) {
    
        try{
          //通过Class.forName获取Gum类的Class对象
          Class clazz=Class.forName("com.zejian.Gum");
          System.out.println("forName=clazz:"+clazz.getName());
        }catch (ClassNotFoundException e){
          e.printStackTrace();
        }
    
        //通过实例对象获取Gum的Class对象
        Gum gum = new Gum();
        Class clazz2=gum.getClass();
        System.out.println("new=clazz2:"+clazz2.getName());
    
      }

    注意调用forName方法时需要捕获一个名称为ClassNotFoundException的异常,因为forName方法在编译器是无法检测到其传递的字符串对应的类是否存在的,只能在程序运行时进行检查,如果不存在就会抛出ClassNotFoundException异常。

    Class字面常量

    在Java中存在另一种方式来生成Class对象的引用,它就是Class字面常量,如下:

    //字面常量的方式获取Class对象
    Class clazz = Gum.class;

    这种方式相对前面两种方法更加简单,更安全。因为它在编译器就会受到编译器的检查同时由于无需调用forName方法效率也会更高,因为通过字面量的方法获取Class对象的引用不会自动初始化该类。更加有趣的是字面常量的获取Class对象引用方式不仅可以应用于普通的类,也可以应用用接口,数组以及基本数据类型,这点在反射技术应用传递参数时很有帮助,关于反射技术稍后会分析,由于基本数据类型还有对应的基本包装类型,其包装类型有一个标准字段TYPE,而这个TYPE就是一个引用,指向基本数据类型的Class对象,其等价转换如下,一般情况下更倾向使用.class的形式,这样可以保持与普通类的形式统一。

    boolean.class = Boolean.TYPE;
    char.class = Character.TYPE;
    byte.class = Byte.TYPE;
    short.class = Short.TYPE;
    int.class = Integer.TYPE;
    long.class = Long.TYPE;
    float.class = Float.TYPE;
    double.class = Double.TYPE;
    void.class = Void.TYPE;

    前面提到过,使用字面常量的方式获取Class对象的引用不会触发类的初始化,这里我们可能需要简单了解一下类加载的过程,如下:

    • 加载:类加载过程的一个阶段:通过一个类的完全限定查找此类字节码文件,并利用字节码文件创建一个Class对象

    • 链接:验证字节码的安全性和完整性,准备阶段正式为静态域分配存储空间,注意此时只是分配静态成员变量的存储空间,不包含实例成员变量,如果必要的话,解析这个类创建的对其他类的所有引用。

    • 初始化:类加载最后阶段,若该类具有超类,则对其进行初始化,执行静态初始化器和静态初始化成员变量。

    由此可知,我们获取字面常量的Class引用时,触发的应该是加载阶段,因为在这个阶段Class对象已创建完成,获取其引用并不困难,而无需触发类的最后阶段初始化。下面通过小例子来验证这个过程:

    import java.util.*;
    
    class Initable {
      //编译期静态常量
      static final int staticFinal = 47;
      //非编期静态常量
      static final int staticFinal2 =
        ClassInitialization.rand.nextInt(1000);
      static {
        System.out.println("Initializing Initable");
      }
    }
    
    class Initable2 {
      //静态成员变量
      static int staticNonFinal = 147;
      static {
        System.out.println("Initializing Initable2");
      }
    }
    
    class Initable3 {
      //静态成员变量
      static int staticNonFinal = 74;
      static {
        System.out.println("Initializing Initable3");
      }
    }
    
    public class ClassInitialization {
      public static Random rand = new Random(47);
      public static void main(String[] args) throws Exception {
        //字面常量获取方式获取Class对象
        Class initable = Initable.class;
        System.out.println("After creating Initable ref");
        //不触发类初始化
        System.out.println(Initable.staticFinal);
        //会触发类初始化
        System.out.println(Initable.staticFinal2);
        //会触发类初始化
        System.out.println(Initable2.staticNonFinal);
        //forName方法获取Class对象
        Class initable3 = Class.forName("Initable3");
        System.out.println("After creating Initable3 ref");
        System.out.println(Initable3.staticNonFinal);
      }
    }

    执行结果:

    After creating Initable ref
    47
    Initializing Initable
    258
    Initializing Initable2
    147
    Initializing Initable3
    After creating Initable3 ref
    74

    从输出结果来看,可以发现,通过字面常量获取方式获取Initable类的Class对象并没有触发Initable类的初始化,这点也验证了前面的分析,同时发现调用Initable.staticFinal变量时也没有触发初始化,这是因为staticFinal属于编译期静态常量,在编译阶段通过常量传播优化的方式将Initable类的常量staticFinal存储到了一个称为NotInitialization类的常量池中,在以后对Initable类常量staticFinal的引用实际都转化为对NotInitialization类对自身常量池的引用,所以在编译期后,对编译期常量的引用都将在NotInitialization类的常量池获取,这也就是引用编译期静态常量不会触发Initable类初始化的重要原因。但在之后调用了Initable.staticFinal2变量后就触发了Initable类的初始化,注意staticFinal2虽然被static和final修饰,但其值在编译期并不能确定,因此staticFinal2并不是编译期常量,使用该变量必须先初始化Initable类。Initable2和Initable3类中都是静态成员变量并非编译期常量,引用都会触发初始化。至于forName方法获取Class对象,肯定会触发初始化,这点在前面已分析过。到这几种获取Class对象的方式也都分析完,ok~,到此这里可以得出小结论:

    • 获取Class对象引用的方式3种,通过继承自Object类的getClass方法,Class类的静态方法forName以及字面常量的方式”.class”。

    • 其中实例类的getClass方法和Class类的静态方法forName都将会触发类的初始化阶段,而字面常量获取Class对象的方式则不会触发初始化。

    • 初始化是类加载的最后一个阶段,也就是说完成这个阶段后类也就加载到内存中(Class对象在加载阶段已被创建),此时可以对类进行各种必要的操作了(如new对象,调用静态成员等),注意在这个阶段,才真正开始执行类中定义的Java程序代码或者字节码。

    关于类加载的初始化阶段,在虚拟机规范严格规定了有且只有5种场景必须对类进行初始化

    • 使用new关键字实例化对象时、读取或者设置一个类的静态字段(不包含编译期常量)以及调用静态方法的时候,必须触发类加载的初始化过程(类加载过程最终阶段)。

    • 使用反射包(java.lang.reflect)的方法对类进行反射调用时,如果类还没有被初始化,则需先进行初始化,这点对反射很重要。

    • 当初始化一个类的时候,如果其父类还没进行初始化则需先触发其父类的初始化。

    • 当Java虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main方法的类),虚拟机会先初始化这个主类

    • 当使用JDK 1.7 的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄对应类没有初始化时,必须触发其初始化(这点看不懂就算了,这是1.7的新增的动态语言支持,其关键特征是它的类型检查的主体过程是在运行期而不是编译期进行的,这是一个比较大点的话题,这里暂且打住)

    理解泛化的Class对象引用

    由于Class的引用总数指向某个类的Class对象,利用Class对象可以创建实例类,这也就足以说明Class对象的引用指向的对象确切的类型。在Java SE5引入泛型后,使用我们可以利用泛型来表示Class对象更具体的类型,即使在运行期间会被擦除,但编译期足以确保我们使用正确的对象类型。如下:

    /**
     * Created by zejian on 2017/4/30.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ClazzDemo {
    
        public static void main(String[] args){
            //没有泛型
            Class intClass = int.class;
    
            //带泛型的Class对象
            Class<Integer> integerClass = int.class;
    
            integerClass = Integer.class;
    
            //没有泛型的约束,可以随意赋值
            intClass= double.class;
    
            //编译期错误,无法编译通过
            //integerClass = double.class
        }
    }
    

    从代码可以看出,声明普通的Class对象,在编译器并不会检查Class对象的确切类型是否符合要求,如果存在错误只有在运行时才得以暴露出来。但是通过泛型声明指明类型的Class对象,编译器在编译期将对带泛型的类进行额外的类型检查,确保在编译期就能保证类型的正确性,实际上Integer.class就是一个Class<Integer>类的对象。面对下述语句,确实可能令人困惑,但该语句确实是无法编译通过的。

    //编译无法通过
    Class<Number> numberClass=Integer.class;

    我们或许会想Integer不就是Number的子类吗?然而事实并非这般简单,毕竟Integer的Class对象并非Number的Class对象的子类,前面提到过,所有的Class对象都只来源于Class类,看来事实确实如此。当然我们可以利用通配符“?”来解决问题:

    Class<?> intClass = int.class;
    intClass = double.class;

    这样的语句并没有什么问题,毕竟通配符指明所有类型都适用,那么为什么不直接使用Class还要使用Class<?>呢?这样做的好处是告诉编译器,我们是确实是采用任意类型的泛型,而非忘记使用泛型约束,因此Class<?>总是优于直接使用Class,至少前者在编译器检查时不会产生警告信息。当然我们还可以使用extends关键字告诉编译器接收某个类型的子类,如解决前面Number与Integer的问题:

    //编译通过!
    Class<? extends Number> clazz = Integer.class;
    //赋予其他类型
    clazz = double.class;
    clazz = Number.class;

    上述的代码是行得通的,extends关键字的作用是告诉编译器,只要是Number的子类都可以赋值。这点与前面直接使用Class<Number>是不一样的。实际上,应该时刻记住向Class引用添加泛型约束仅仅是为了提供编译期类型的检查从而避免将错误延续到运行时期。

    关于类型转换的问题

    在许多需要强制类型转换的场景,我们更多的做法是直接强制转换类型:

    package com.zejian;
    
    /**
     * Created by zejian on 2017/4/30.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ClassCast {
    
     public void cast(){
    
         Animal animal= new Dog();
         //强制转换
         Dog dog = (Dog) animal;
     }
    }
    
    interface Animal{ }
    
    class Dog implements  Animal{ }

    之所可以强制转换,这得归功于RRTI,要知道在Java中,所有类型转换都是在运行时进行正确性检查的,利用RRTI进行判断类型是否正确从而确保强制转换的完成,如果类型转换失败,将会抛出类型转换异常。除了强制转换外,在Java SE5中新增一种使用Class对象进行类型转换的方式,如下:

    Animal animal= new Dog();
    //这两句等同于Dog dog = (Dog) animal;
    Class<Dog> dogType = Dog.class;
    Dog dog = dogType.cast(animal)

    利用Class对象的cast方法,其参数接收一个参数对象并将其转换为Class引用的类型。这种方式似乎比之前的强制转换更麻烦些,确实如此,而且当类型不能正确转换时,仍然会抛出ClassCastException异常。源码如下:

    public T cast(Object obj) {
        if (obj != null && !isInstance(obj))
             throw new ClassCastException(cannotCastMsg(obj));
         return (T) obj;
      }

    instanceof 关键字与isInstance方法

    关于instanceof 关键字,它返回一个boolean类型的值,意在告诉我们对象是不是某个特定的类型实例。如下,在强制转换前利用instanceof检测obj是不是Animal类型的实例对象,如果返回true再进行类型转换,这样可以避免抛出类型转换的异常(ClassCastException)

    public void cast2(Object obj){
        if(obj instanceof Animal){
              Animal animal= (Animal) obj;
          }
    }

    而isInstance方法则是Class类中的一个Native方法,也是用于判断对象类型的,看个简单例子:

    public void cast2(Object obj){
            //instanceof关键字
            if(obj instanceof Animal){
                Animal animal= (Animal) obj;
            }
    
            //isInstance方法
            if(Animal.class.isInstance(obj)){
                Animal animal= (Animal) obj;
            }
      }

    事实上instanceOf 与isInstance方法产生的结果是相同的。对于instanceOf是关键字只被用于对象引用变量,检查左边对象是不是右边类或接口的实例化。如果被测对象是null值,则测试结果总是false。一般形式:

    //判断这个对象是不是这种类型
    obj.instanceof(class)

    而isInstance方法则是Class类的Native方法,其中obj是被测试的对象或者变量,如果obj是调用这个方法的class或接口的实例,则返回true。如果被检测的对象是null或者基本类型,那么返回值是false;一般形式如下:

    //判断这个对象能不能被转化为这个类
    class.inInstance(obj)

    最后这里给出一个简单实例,验证isInstance方法与instanceof等价性:

    class A {}
    
    class B extends A {}
    
    public class C {
      static void test(Object x) {
        print("Testing x of type " + x.getClass());
        print("x instanceof A " + (x instanceof A));
        print("x instanceof B "+ (x instanceof B));
        print("A.isInstance(x) "+ A.class.isInstance(x));
        print("B.isInstance(x) " +
          B.class.isInstance(x));
        print("x.getClass() == A.class " +
          (x.getClass() == A.class));
        print("x.getClass() == B.class " +
          (x.getClass() == B.class));
        print("x.getClass().equals(A.class)) "+
          (x.getClass().equals(A.class)));
        print("x.getClass().equals(B.class)) " +
          (x.getClass().equals(B.class)));
      }
      public static void main(String[] args) {
        test(new A());
        test(new B());
      } 
    }

    执行结果:

    Testing x of type class com.zejian.A
    x instanceof A true
    x instanceof B false //父类不一定是子类的某个类型
    A.isInstance(x) true
    B.isInstance(x) false
    x.getClass() == A.class true
    x.getClass() == B.class false
    x.getClass().equals(A.class)) true
    x.getClass().equals(B.class)) false
    ---------------------------------------------
    Testing x of type class com.zejian.B
    x instanceof A true
    x instanceof B true
    A.isInstance(x) true
    B.isInstance(x) true
    x.getClass() == A.class false
    x.getClass() == B.class true
    x.getClass().equals(A.class)) false
    x.getClass().equals(B.class)) true

    到此关于Class对象相关的知识点都分析完了,下面将结合Class对象的知识点分析反射技术。

    理解反射技术

    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一个方法和属性,这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。一直以来反射技术都是Java中的闪亮点,这也是目前大部分框架(如Spring/Mybatis等)得以实现的支柱。在Java中,Class类与java.lang.reflect类库一起对反射技术进行了全力的支持。在反射包中,我们常用的类主要有Constructor类表示的是Class 对象所表示的类的构造方法,利用它可以在运行时动态创建对象、Field表示Class对象所表示的类的成员变量,通过它可以在运行时动态修改成员变量的属性值(包含private)、Method表示Class对象所表示的类的成员方法,通过它可以动态调用对象的方法(包含private),下面将对这几个重要类进行分别说明。

    Constructor类及其用法

    Constructor类存在于反射包(java.lang.reflect)中,反映的是Class 对象所表示的类的构造方法。获取Constructor对象是通过Class类中的方法获取的,Class类与Constructor相关的主要方法如下:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    static Class<?> forName(String className) 返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象。
    Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回指定参数类型、具有public访问权限的构造函数对象
    Constructor<?>[] getConstructors() 返回所有具有public访问权限的构造函数的Constructor对象数组
    Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回指定参数类型、所有声明的(包括private)构造函数对象
    Constructor<?>[] getDeclaredConstructor() 返回所有声明的(包括private)构造函数对象
    T newInstance() 创建此 Class 对象所表示的类的一个新实例。

    下面看一个简单例子来了解Constructor对象的使用:

    package reflect;
    
    import java.io.Serializable;
    import java.lang.reflect.Constructor;
    
    /**
     * Created by zejian on 2017/5/1.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ReflectDemo implements Serializable{
        public static void main(String[] args) throws Exception {
    
            Class<?> clazz = null;
    
            //获取Class对象的引用
            clazz = Class.forName("reflect.User");
    
            //第一种方法,实例化默认构造方法,User必须无参构造函数,否则将抛异常
            User user = (User) clazz.newInstance();
            user.setAge(20);
            user.setName("Rollen");
            System.out.println(user);
    
            System.out.println("--------------------------------------------");
    
            //获取带String参数的public构造函数
            Constructor cs1 =clazz.getConstructor(String.class);
            //创建User
            User user1= (User) cs1.newInstance("xiaolong");
            user1.setAge(22);
            System.out.println("user1:"+user1.toString());
    
            System.out.println("--------------------------------------------");
    
            //取得指定带int和String参数构造函数,该方法是私有构造private
            Constructor cs2=clazz.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
            //由于是private必须设置可访问
            cs2.setAccessible(true);
            //创建user对象
            User user2= (User) cs2.newInstance(25,"lidakang");
            System.out.println("user2:"+user2.toString());
    
            System.out.println("--------------------------------------------");
    
            //获取所有构造包含private
            Constructor<?> cons[] = clazz.getDeclaredConstructors();
            // 查看每个构造方法需要的参数
            for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
                //获取构造函数参数类型
                Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
                System.out.println("构造函数["+i+"]:"+cons[i].toString() );
                System.out.print("参数类型["+i+"]:(");
                for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
                    if (j == clazzs.length - 1)
                        System.out.print(clazzs[j].getName());
                    else
                        System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
                }
                System.out.println(")");
            }
        }
    }
    
    
    class User {
        private int age;
        private String name;
        public User() {
            super();
        }
        public User(String name) {
            super();
            this.name = name;
        }
    
        /**
         * 私有构造
         * @param age
         * @param name
         */
        private User(int age, String name) {
            super();
            this.age = age;
            this.name = name;
        }
    
      //..........省略set 和 get方法
    }

    运行结果:

    User [age=20, name=Rollen]
    --------------------------------------------
    user1:User [age=22, name=xiaolong]
    --------------------------------------------
    user2:User [age=25, name=lidakang]
    --------------------------------------------
    构造函数[0]:private reflect.User(int,java.lang.String)
    参数类型[0]:(int,java.lang.String)
    构造函数[1]:public reflect.User(java.lang.String)
    参数类型[1]:(java.lang.String)
    构造函数[2]:public reflect.User()
    参数类型[2]:()

    关于Constructor类本身一些常用方法如下(仅部分,其他可查API),

    方法返回值 方法名称 方法说明
    Class<T> getDeclaringClass() 返回 Class 对象,该对象表示声明由此 Constructor 对象表示的构造方法的类,其实就是返回真实类型(不包含参数)
    Type[] getGenericParameterTypes() 按照声明顺序返回一组 Type 对象,返回的就是 Constructor对象构造函数的形参类型。
    String getName() 以字符串形式返回此构造方法的名称。
    Class<?>[] getParameterTypes() 按照声明顺序返回一组 Class 对象,即返回Constructor 对象所表示构造方法的形参类型
    T newInstance(Object... initargs) 使用此 Constructor对象表示的构造函数来创建新实例
    String toGenericString() 返回描述此 Constructor 的字符串,其中包括类型参数。

    代码演示如下:

    Constructor cs3=clazz.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
    
    System.out.println("-----getDeclaringClass-----");
    Class uclazz=cs3.getDeclaringClass();
    //Constructor对象表示的构造方法的类
    System.out.println("构造方法的类:"+uclazz.getName());
    
    System.out.println("-----getGenericParameterTypes-----");
    //对象表示此 Constructor 对象所表示的方法的形参类型
    Type[] tps=cs3.getGenericParameterTypes();
    for (Type tp:tps) {
        System.out.println("参数名称tp:"+tp);
    }
    System.out.println("-----getParameterTypes-----");
    //获取构造函数参数类型
    Class<?> clazzs[] = cs3.getParameterTypes();
    for (Class claz:clazzs) {
        System.out.println("参数名称:"+claz.getName());
    }
    System.out.println("-----getName-----");
    //以字符串形式返回此构造方法的名称
    System.out.println("getName:"+cs3.getName());
    
    System.out.println("-----getoGenericString-----");
    //返回描述此 Constructor 的字符串,其中包括类型参数。
    System.out.println("getoGenericString():"+cs3.toGenericString());
    /**
     输出结果:
     -----getDeclaringClass-----
     构造方法的类:reflect.User
     -----getGenericParameterTypes-----
     参数名称tp:int
     参数名称tp:class java.lang.String
     -----getParameterTypes-----
     参数名称:int
     参数名称:java.lang.String
     -----getName-----
     getName:reflect.User
     -----getoGenericString-----
     getoGenericString():private reflect.User(int,java.lang.String)
     */

    其中关于Type类型这里简单说明一下,Type 是 Java 编程语言中所有类型的公共高级接口。它们包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型。getGenericParameterTypesgetParameterTypes 都是获取构成函数的参数类型,前者返回的是Type类型,后者返回的是Class类型,由于Type顶级接口,Class也实现了该接口,因此Class类是Type的子类,Type 表示的全部类型而每个Class对象表示一个具体类型的实例,如String.class仅代表String类型。由此看来Type与 Class 表示类型几乎是相同的,只不过 Type表示的范围比Class要广得多而已。当然Type还有其他子类,如:

    • TypeVariable:表示类型参数,可以有上界,比如:T extends Number

    • ParameterizedType:表示参数化的类型,有原始类型和具体的类型参数,比如:List<String>

    • WildcardType:表示通配符类型,比如:?, ? extends Number, ? super Integer

    通过以上的分析,对于Constructor类已有比较清晰的理解,利用好Class类和Constructor类,我们可以在运行时动态创建任意对象,从而突破必须在编译期知道确切类型的障碍。

    Field类及其用法

    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。反射的字段可能是一个类(静态)字段或实例字段。同样的道理,我们可以通过Class类的提供的方法来获取代表字段信息的Field对象,Class类与Field对象相关方法如下:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    Field getDeclaredField(String name) 获取指定name名称的(包含private修饰的)字段,不包括继承的字段
    Field[] getDeclaredField() 获取Class对象所表示的类或接口的所有(包含private修饰的)字段,不包括继承的字段
    Field getField(String name) 获取指定name名称、具有public修饰的字段,包含继承字段
    Field[] getField() 获取修饰符为public的字段,包含继承字段

     
    下面的代码演示了上述方法的使用过程

    /**
     * Created by zejian on 2017/5/1.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ReflectField {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
            Class<?> clazz = Class.forName("reflect.Student");
            //获取指定字段名称的Field类,注意字段修饰符必须为public而且存在该字段,
            // 否则抛NoSuchFieldException
            Field field = clazz.getField("age");
            System.out.println("field:"+field);
    
            //获取所有修饰符为public的字段,包含父类字段,注意修饰符为public才会获取
            Field fields[] = clazz.getFields();
            for (Field f:fields) {
                System.out.println("f:"+f.getDeclaringClass());
            }
    
            System.out.println("================getDeclaredFields====================");
            //获取当前类所字段(包含private字段),注意不包含父类的字段
            Field fields2[] = clazz.getDeclaredFields();
            for (Field f:fields2) {
                System.out.println("f2:"+f.getDeclaringClass());
            }
            //获取指定字段名称的Field类,可以是任意修饰符的自动,注意不包含父类的字段
            Field field2 = clazz.getDeclaredField("desc");
            System.out.println("field2:"+field2);
        }
        /**
          输出结果: 
         field:public int reflect.Person.age
         f:public java.lang.String reflect.Student.desc
         f:public int reflect.Person.age
         f:public java.lang.String reflect.Person.name
    
         ================getDeclaredFields====================
         f2:public java.lang.String reflect.Student.desc
         f2:private int reflect.Student.score
         field2:public java.lang.String reflect.Student.desc
         */
    }
    
    class Person{
        public int age;
        public String name;
        //省略set和get方法
    }
    
    class Student extends Person{
        public String desc;
        private int score;
        //省略set和get方法
    }

    上述方法需要注意的是,如果我们不期望获取其父类的字段,则需使用Class类的getDeclaredField/getDeclaredFields方法来获取字段即可,倘若需要连带获取到父类的字段,那么请使用Class类的getField/getFields,但是也只能获取到public修饰的的字段,无法获取父类的私有字段。下面将通过Field类本身的方法对指定类属性赋值,代码演示如下:

    //获取Class对象引用
    Class<?> clazz = Class.forName("reflect.Student");
    
    Student st= (Student) clazz.newInstance();
    //获取父类public字段并赋值
    Field ageField = clazz.getField("age");
    ageField.set(st,18);
    Field nameField = clazz.getField("name");
    nameField.set(st,"Lily");
    
    //只获取当前类的字段,不获取父类的字段
    Field descField = clazz.getDeclaredField("desc");
    descField.set(st,"I am student");
    Field scoreField = clazz.getDeclaredField("score");
    //设置可访问,score是private的
    scoreField.setAccessible(true);
    scoreField.set(st,88);
    System.out.println(st.toString());
    
    //输出结果:Student{age=18, name='Lily ,desc='I am student', score=88} 
    
    //获取字段值
    System.out.println(scoreField.get(st));
    // 88

    其中的set(Object obj, Object value)方法是Field类本身的方法,用于设置字段的值,而get(Object obj)则是获取字段的值,当然关于Field类还有其他常用的方法如下:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    void set(Object obj, Object value) 将指定对象变量上此 Field 对象表示的字段设置为指定的新值。
    Object get(Object obj) 返回指定对象上此 Field 表示的字段的值
    Class<?> getType() 返回一个 Class 对象,它标识了此Field 对象所表示字段的声明类型。
    boolean isEnumConstant() 如果此字段表示枚举类型的元素则返回 true;否则返回 false
    String toGenericString() 返回一个描述此 Field(包括其一般类型)的字符串
    String getName() 返回此 Field 对象表示的字段的名称
    Class<?> getDeclaringClass() 返回表示类或接口的 Class 对象,该类或接口声明由此 Field 对象表示的字段
    void setAccessible(boolean flag) 将此对象的 accessible 标志设置为指示的布尔值,即设置其可访问性

     
    上述方法可能是较为常用的,事实上在设置值的方法上,Field类还提供了专门针对基本数据类型的方法,如setInt()/getInt()、setBoolean()/getBoolean、setChar()/getChar()等等方法,这里就不全部列出了,需要时查API文档即可。需要特别注意的是被final关键字修饰的Field字段是安全的,在运行时可以接收任何修改,但最终其实际值是不会发生改变的。

    Method类及其用法

    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,所反映的方法可能是类方法或实例方法(包括抽象方法)。下面是Class类获取Method对象相关的方法:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回一个指定参数的Method对象,该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定已声明方法。
    Method[] getDeclaredMethod() 返回 Method 对象的一个数组,这些对象反映此 Class 对象表示的类或接口声明的所有方法,包括公共、保护、默认(包)访问和私有方法,但不包括继承的方法。
    Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回一个 Method 对象,它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定公共成员方法。
    Method[] getMethods() 返回一个包含某些 Method 对象的数组,这些对象反映此 Class 对象所表示的类或接口(包括那些由该类或接口声明的以及从超类和超接口继承的那些的类或接口)的公共 member 方法。

    同样通过案例演示上述方法:

    import java.lang.reflect.Method;
    
    /**
     * Created by zejian on 2017/5/1.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ReflectMethod  {
    
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
    
            Class clazz = Class.forName("reflect.Circle");
    
            //根据参数获取public的Method,包含继承自父类的方法
            Method method = clazz.getMethod("draw",int.class,String.class);
    
            System.out.println("method:"+method);
    
            //获取所有public的方法:
            Method[] methods =clazz.getMethods();
            for (Method m:methods){
                System.out.println("m::"+m);
            }
    
            System.out.println("=========================================");
    
            //获取当前类的方法包含private,该方法无法获取继承自父类的method
            Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("drawCircle");
            System.out.println("method1::"+method1);
            //获取当前类的所有方法包含private,该方法无法获取继承自父类的method
            Method[] methods1=clazz.getDeclaredMethods();
            for (Method m:methods1){
                System.out.println("m1::"+m);
            }
        }
    
    /**
         输出结果:
         method:public void reflect.Shape.draw(int,java.lang.String)
    
         m::public int reflect.Circle.getAllCount()
         m::public void reflect.Shape.draw()
         m::public void reflect.Shape.draw(int,java.lang.String)
         m::public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
         m::public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
         m::public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
         m::public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
         m::public java.lang.String java.lang.Object.toString()
         m::public native int java.lang.Object.hashCode()
         m::public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
         m::public final native void java.lang.Object.notify()
         m::public final native void java.lang.Object.notifyAll()
    
         =========================================
         method1::private void reflect.Circle.drawCircle()
    
         m1::public int reflect.Circle.getAllCount()
         m1::private void reflect.Circle.drawCircle()
         */
    }
    
    class Shape {
        public void draw(){
            System.out.println("draw");
        }
    
        public void draw(int count , String name){
            System.out.println("draw "+ name +",count="+count);
        }
    
    }
    class Circle extends Shape{
    
        private void drawCircle(){
            System.out.println("drawCircle");
        }
        public int getAllCount(){
            return 100;
        }
    }

    在通过getMethods方法获取Method对象时,会把父类的方法也获取到,如上的输出结果,把Object类的方法都打印出来了。而getDeclaredMethod/getDeclaredMethods方法都只能获取当前类的方法。我们在使用时根据情况选择即可。下面将演示通过Method对象调用指定类的方法:

    Class clazz = Class.forName("reflect.Circle");
    //创建对象
    Circle circle = (Circle) clazz.newInstance();
    
    //获取指定参数的方法对象Method
    Method method = clazz.getMethod("draw",int.class,String.class);
    
    //通过Method对象的invoke(Object obj,Object... args)方法调用
    method.invoke(circle,15,"圈圈");
    
    //对私有无参方法的操作
    Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("drawCircle");
    //修改私有方法的访问标识
    method1.setAccessible(true);
    method1.invoke(circle);
    
    //对有返回值得方法操作
    Method method2 =clazz.getDeclaredMethod("getAllCount");
    Integer count = (Integer) method2.invoke(circle);
    System.out.println("count:"+count);
    
    /**
        输出结果:
        draw 圈圈,count=15
        drawCircle
        count:100
    */

    在上述代码中调用方法,使用了Method类的invoke(Object obj,Object... args)第一个参数代表调用的对象,第二个参数传递的调用方法的参数。这样就完成了类方法的动态调用。

    方法返回值 方法名称 方法说明
    Object invoke(Object obj, Object... args) 对带有指定参数的指定对象调用由此 Method 对象表示的底层方法。
    Class<?> getReturnType() 返回一个 Class 对象,该对象描述了此 Method 对象所表示的方法的正式返回类型,即方法的返回类型
    Type getGenericReturnType() 返回表示由此 Method 对象所表示方法的正式返回类型的 Type 对象,也是方法的返回类型。
    Class<?>[] getParameterTypes() 按照声明顺序返回 Class 对象的数组,这些对象描述了此 Method 对象所表示的方法的形参类型。即返回方法的参数类型组成的数组
    Type[] getGenericParameterTypes() 按照声明顺序返回 Type 对象的数组,这些对象描述了此 Method 对象所表示的方法的形参类型的,也是返回方法的参数类型
    String getName() 以 String 形式返回此 Method 对象表示的方法名称,即返回方法的名称
    boolean isVarArgs() 判断方法是否带可变参数,如果将此方法声明为带有可变数量的参数,则返回 true;否则,返回 false。
    String toGenericString() 返回描述此 Method 的字符串,包括类型参数。

     
    getReturnType方法/getGenericReturnType方法都是获取Method对象表示的方法的返回类型,只不过前者返回的Class类型后者返回的Type(前面已分析过),Type就是一个接口而已,在Java8中新增一个默认的方法实现,返回的就参数类型信息

    public interface Type {
        //1.8新增
        default String getTypeName() {
            return toString();
        }
    }

    而getParameterTypes/getGenericParameterTypes也是同样的道理,都是获取Method对象所表示的方法的参数类型,其他方法与前面的Field和Constructor是类似的。

    反射包中的Array类

    在Java的java.lang.reflect包中存在着一个可以动态操作数组的类,Array,它提供了动态创建和访问 Java 数组的方法。Array 允许在执行 get 或 set 操作进行取值和赋值。在Class类中与数组关联的方法是:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    Class<?> getComponentType() 返回表示数组元素类型的 Class,即数组的类型
    boolean isArray() 判定此 Class 对象是否表示一个数组类。

    java.lang.reflect.Array中的常用静态方法如下:

    方法返回值 方法名称 方法说明
    static Object set(Object array, int index) 返回指定数组对象中索引组件的值。
    static int getLength(Object array) 以 int 形式返回指定数组对象的长度
    static object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions) 创建一个具有指定类型和维度的新数组。
    static Object newInstance(Class<?> componentType, int length) 创建一个具有指定的组件类型和长度的新数组。
    static void set(Object array, int index, Object value) 将指定数组对象中索引组件的值设置为指定的新值。

    下面通过一个简单例子来演示这些方法

    package reflect;
    
    import java.lang.reflect.Array;
    
    /**
     * Created by zejian on 2017/5/1.
     * Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
     */
    public class ReflectArray {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
            //获取数组类型的Class 即int.class
            Class<?> clazz = array.getClass().getComponentType();
            //创建一个具有指定的组件类型和长度的新数组。
            //第一个参数:数组的类型,第二个参数:数组的长度
            Object newArr = Array.newInstance(clazz, 15);
            //获取原数组的长度
            int co = Array.getLength(array);
            //赋值原数组到新数组
            System.arraycopy(array, 0, newArr, 0, co);
            for (int i:(int[]) newArr) {
                System.out.print(i+",");
            }
    
            //创建了一个长度为10 的字符串数组,
            //接着把索引位置为6 的元素设为"hello world!",然后再读取索引位置为6 的元素的值
            Class clazz2 = Class.forName("java.lang.String");
    
            //创建一个长度为10的字符串数组,在Java中数组也可以作为Object对象
            Object array2 = Array.newInstance(clazz2, 10);
    
            //把字符串数组对象的索引位置为6的元素设置为"hello"
            Array.set(array2, 6, "hello world!");
    
            //获得字符串数组对象的索引位置为5的元素的值
            String str = (String)Array.get(array2, 6);
            System.out.println();
            System.out.println(str);//hello
        }
        /**
         输出结果:
         1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,0,0,0,0,0,
         hello world!
         */
    }

    通过上述代码演示,确实可以利用Array类和反射相结合动态创建数组,也可以在运行时动态获取和设置数组中元素的值,其实除了上的set/get外Array还专门为8种基本数据类型提供特有的方法,如setInt/getInt、setBoolean/getBoolean,其他依次类推,需要使用是可以查看API文档即可。除了上述动态修改数组长度或者动态创建数组或动态获取值或设置值外,可以利用泛型动态创建泛型数组如下:

    /**
      * 接收一个泛型数组,然后创建一个长度与接收的数组长度一样的泛型数组,
      * 并把接收的数组的元素复制到新创建的数组中,
      * 最后找出新数组中的最小元素,并打印出来
      * @param a
      * @param <T>
      */
     public  <T extends Comparable<T>> void min(T[] a) {
         //通过反射创建相同类型的数组
         T[] b = (T[]) Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), a.length);
         for (int i = 0; i < a.length; i++) {
             b[i] = a[i];
         }
         T min = null;
         boolean flag = true;
         for (int i = 0; i < b.length; i++) {
             if (flag) {
                 min = b[i];
                 flag = false;
             }
             if (b[i].compareTo(min) < 0) {
                 min = b[i];
             }
         }
         System.out.println(min);
     }

    毕竟我们无法直接创建泛型数组,有了Array的动态创建数组的方式这个问题也就迎刃而解了。

    //无效语句,编译不通
    T[] a = new T[];

    ok~,到这反射中几个重要并且常用的类我们都基本介绍完了,但更重要是,我们应该认识到反射机制并没有什么神奇之处。当通过反射与一个未知类型的对象打交道时,JVM只会简单地检查这个对象,判断该对象属于那种类型,同时也应该知道,在使用反射机制创建对象前,必须确保已加载了这个类的Class对象,当然这点完全不必由我们操作,毕竟只能JVM加载,但必须确保该类的”.class”文件已存在并且JVM能够正确找到。关于Class类的方法在前面我们只是分析了主要的一些方法,其实Class类的API方法挺多的,建议查看一下API文档,浏览一遍,有个印象也是不错的选择,这里仅列出前面没有介绍过又可能用到的API:

     /** 
      *    修饰符、父类、实现的接口、注解相关 
      */
    
    //获取修饰符,返回值可通过Modifier类进行解读
    public native int getModifiers();
    //获取父类,如果为Object,父类为null
    public native Class<? super T> getSuperclass();
    //对于类,为自己声明实现的所有接口,对于接口,为直接扩展的接口,不包括通过父类间接继承来的
    public native Class<?>[] getInterfaces();
    //自己声明的注解
    public Annotation[] getDeclaredAnnotations();
    //所有的注解,包括继承得到的
    public Annotation[] getAnnotations();
    //获取或检查指定类型的注解,包括继承得到的
    public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass);
    public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass);
    
    /** 
      *   内部类相关
      */
    //获取所有的public的内部类和接口,包括从父类继承得到的
    public Class<?>[] getClasses();
    //获取自己声明的所有的内部类和接口
    public Class<?>[] getDeclaredClasses();
    //如果当前Class为内部类,获取声明该类的最外部的Class对象
    public Class<?> getDeclaringClass();
    //如果当前Class为内部类,获取直接包含该类的类
    public Class<?> getEnclosingClass();
    //如果当前Class为本地类或匿名内部类,返回包含它的方法
    public Method getEnclosingMethod();
    
    /** 
      *    Class对象类型判断相关
      */
    //是否是数组
    public native boolean isArray();  
    //是否是基本类型
    public native boolean isPrimitive();
    //是否是接口
    public native boolean isInterface();
    //是否是枚举
    public boolean isEnum();
    //是否是注解
    public boolean isAnnotation();
    //是否是匿名内部类
    public boolean isAnonymousClass();
    //是否是成员类
    public boolean isMemberClass();
    //是否是本地类
    public boolean isLocalClass(); 

    ok~,本篇到此完结。


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