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深入理解Java中的反射机制

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。

一:Class类

在面向对象的世界里,万物皆对象。类也是对象,类是java.lang.Class类的实例对象。

Class类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类,注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类,所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。

基本的 Java 类型(booleanbytecharshortintlongfloatdouble)和关键字 void 也表示为 Class 对象。

Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

上面来自于JDK的罗里吧嗦,下面我来说下自己的体会:

类不是抽象的,类是具体的!

类是.class字节码文件,要想获取一个Class实例对象,首先需要获取.class字节码文件!

然后调用Class对象的一些方法,进行动态获取信息以及动态调用对象方法!

二:类类型

新建一个Foo类。Foo这个类也是实例对象,是Class的实例对象。

不知道你是否在意过类的声明与方法的声明:

public class Foo{ Foo(){ //构造方法 }}public Foo method(){ //...}

我们知道public后跟返回类型,也就可以知道class也是一个类型。

如何表示Class的实例对象?

public static void main(String[] args) { //Foo的实例对象,new 就出来了 Foo foo1 = new Foo(); //如何表示? //第一种:告诉我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class Class c1 = Foo.class; //第二种:已经知道该类的对象通过getClass方法 Class c2 = foo1.getClass(); System.out.println(c1 == c2); //第三种:动态加载 Class c3 = null; try { c3 = Class.forName("cn.zyzpp.reflect.Foo"); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(c2 == c3); }

上述打印结果全是true

尽管 c1或c2 都代表了Foo的类类型,一个类只能是Class类的一个实例变量。

我们完全可以通过类的类类型(Class类型)创建类的实例对象。

//此时c1 c2 c3为Class的实例对象 try {// Foo foo = (Foo)c1.newInstance(); Foo foo = (Foo)c3.newInstance(); foo.print(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); }

静态加载

new 创建对象是静态加载类,在编译时刻就需要加载所有的可能使用到的类 。

动态加载

使用 Class.forName("类的全称") 加载类称作为动态加载 。

编译时刻加载类是静态加载类,运行时刻加载类是动态加载类。

举个例子

定义Office类

public class Office { public void print() { System.out.println("office"); }}

定义Loading类

public class Loading { public static void main(String[] args) { try { //在运行时再动态加载类 //arg[0] 为java执行命令时传的参数 Class<?> a = Class.forName(args[0]); Office office = (Office) a.newInstance(); office.print(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } }}

执行过程

D:>javac -encoding utf-8 Loading.java Office.javaD:>java Loading Officeoffice

通过Class a=Class.forName(arg[0])动态加载获取类,因编译时不知道使用哪个类,因此编译没有加载任何类,直接通过编译,运行时,根据 java Loading Office (office是一个类类型/类,下标arg[0]),去确定a是哪个类。这就是动态加载。如果Office类不存在,此时运行会报错。这就是为何有时候会出现编译通过,运行报错的原因。

动态加载一个好处,就是可以随时增加需要编译的类。例如把Office改造为抽象类或接口,定义不同的子类,动态选择加载。

三:类的反射

通过上面的三种方法获取到类的类类型,就可以获取到该类的成员方法,成员变量,方法参数注释等信息。

方法对象是Method类,一个成员方法就是一个Method对象。

方法解释
getMethods()返回该类继承以及自身声明的所有public的方法数组
getDeclaredMethods()返回该类自身声明的所有public的方法数组,不包括继承而来

成员变量也是对象,是java.lang.reflect.Field对象,Field类封装了关于成员变量的操作。

方法解释
getFields()获取所有的public的成员变量信息,包括继承的。
getDeclaredFields()获取该类自己声明的成员变量信息,public,private等

获取Java语言修饰符(public、private、final、static)的int返回值,再调用Modifier.toString()获取修饰符的字符串形式,注意该方法会返回所有修饰符。

方法解释
getModifiers()以整数形式返回由此对象表示的字段的 Java 语言修饰符。

获取注释

方法解释
getAnnotations()返回此元素上存在的所有注释。
getDeclaredAnnotations()返回直接存在于此元素上的所有注释。

构造函数也是对象,是java.lang.reflect.Constructor的对象。

方法解释
getConstructors()返回所有public构造方法
getDeclaredConstructors()返回类的所有构造方法,不止public

完整示例

private void printClassMessage(Object obj){ //要获取类的信息,首先获取类的类类型 Class clazz = obj.getClass(); //获取类的名称 System.out.println(Modifier.toString(clazz.getModifiers())+" "+ clazz.getClass().getName()+" "+clazz.getName()+"{"); System.out.println("----构造方法----"); //构造方法 Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors(); for (Constructor constructor: constructors){ //构造方法修饰符与名字 System.out.print(Modifier.toString(constructor.getModifiers())+" "+constructor.getName()+"("); //构造函数的所有参数类型 Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes(); for (Class c: parameterTypes){ System.out.print(c.getName()+", "); } System.out.println("){}"); } System.out.println("----成员变量----"); //成员变量 Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); for (Field field: fields){ System.out.println(" "+Modifier.toString(field.getModifiers())+" "+field.getType().getName() + " " + field.getName()+";"); } System.out.println("----成员方法----"); //Method类,方法对象,一个成员方法就是一个Method对象 Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods(); for (Method method : methods){ //获取方法返回类型 Class returnType = method.getReturnType(); //获取方法上的所有注释 Annotation[] annotations = method.getAnnotations(); for (Annotation annotation: annotations){ //打印注释类型 System.out.println(" @"+annotation.annotationType().getName()+" "); } //打印方法声明 System.out.print(" "+Modifier.toString(returnType.getModifiers())+" "+returnType.getName()+" "+method.getName()+"("); //获取方法的所有参数类型 Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes(); //获取方法的所有参数 Parameter[] parameters = method.getParameters(); for (Parameter parameter: parameters){ //参数的类型,形参(全是arg123..) System.out.print(parameter.getType().getName()+" "+parameter.getName()+", "); } System.out.println(")"); } System.out.println("}"); }

以String对象为例,打印结果:

public final java.lang.Class java.lang.String{----构造方法----public java.lang.String([B, int, int, ){} java.lang.String([C, boolean, ){}----成员变量---- private final [C value; private int hash;----成员方法---- @java.lang.Deprecated public abstract final void getBytes(int arg0, int arg1, [B arg2, int arg3, ) ......}

四:方法的反射

定义了一个类Foo用于测试

public class Foo{ public void print(String name,int num) { System.out.println("I am "+name+" age "+num); }}

目标:通过反射获取该方法,传入参数,执行该方法!

1.获取类的方法就是获取类的信息,获取类的信息首先要获取类的类类型

Class clazz = Foo.class;

2.通过名称+参数类型获取方法对象

Method method = clazz.getMethod("print", new Class[]{String.class,int.class});

3.方法的反射操作是通过方法对象来调用该方法,达到和new Foo().print()一样的效果

方法若无返回值则返回null

Object o = method.invoke(new Foo(),new Object[]{"name",20});

五:通过反射认识泛型

public static void main(String[] args) { ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>(); stringArrayList.add("hello"); ArrayList arrayList = new ArrayList(); Class c1 = stringArrayList.getClass(); Class c2 = arrayList.getClass(); System.out.println(c1 == c2); }

打印结果为true

c1==c2的结果返回说明编译之后集合的泛型是去泛型化的。换句话说,泛型不同,对类型没有影响。

Java中集合的泛型其实只是为了防止错误输入,只在编译阶段有效,绕过编译就无效。

验证

我们可以通过反射来操作,绕过编译。

public static void main(String[] args) { ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>(); stringArrayList.add("hello"); ArrayList arrayList = new ArrayList(); Class c1 = stringArrayList.getClass(); Class c2 = arrayList.getClass(); System.out.println(c1 == c2); try { Method method = c1.getMethod("add",Object.class); method.invoke(stringArrayList,20); System.out.println(stringArrayList.toString()); } catch (NoSuchMethodException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvocationTargetException e) { e.printStackTrace(); } }

打印结果:

true[hello, 20]

成功绕过了泛型<String>的约束。


欢迎阅读本文章: 王英德