Java反射機制深入詳解

2020-12-04 CSDN

一.概念

反射就是把Java的各種成分映射成相應的Java類。

Class類的構造方法是private，由JVM創建。

反射是java語言的一個特性，它允程序在運行時（注意不是編譯的時候）來進行自我檢查並且對內部的成員進行操作。例如它允許一個java的類獲取他所有的成員變量和方法並且顯示出來。Java 的這一能力在實際應用中也許用得不是很多，但是在其它的程序設計語言中根本就不存在這一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就沒有辦法在程序中獲得函數定義相關的信息。 （來自Sun）

JavaBean 是 reflection 的實際應用之一，它能讓一些工具可視化的操作軟體組件。這些工具通過 reflection 動態的載入並取得 Java 組件(類) 的屬性。

反射是從1.2就有的，後面的三大框架都會用到反射機制,涉及到類」Class」,無法直接new CLass()，其對象是內存裡的一份字節碼.

Class 類的實例表示正在運行的 Java 應用程式中的類和接口。枚舉是一種類，注釋是一種接口。每個數組屬於被映射為 Class 對象的一個類，所有具有相同元素類型和維數的數組都共享該 Class 對象。基本的 Java類型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和關鍵字 void 也表示為 Class 對象。Class 沒有公共構造方法。Class 對象是在加載類時由 Java 虛擬機以及通過調用類加載器中的 defineClass 方法自動構造的。

1 Person p1 = new Person(); 2 //下面的這三種方式都可以得到字節碼 3 CLass c1 = Date.class(); 4 p1.getClass(); 5 //若存在則加載，否則新建,往往使用第三種,類的名字在寫源程序時不需要知道，到運行時再傳遞過來 6 Class.forName("java.lang.String");

CLass.forName()字節碼已經加載到java虛擬機中，去得到字節碼；java虛擬機中還沒有生成字節碼 用類加載器進行加載，加載的字節碼緩衝到虛擬機中。

考慮下面這個簡單的例子，讓我們看看 reflection 是如何工作的。

import java.lang.reflect.*; public class DumpMethods { public static void main(String args[]) { try { Class c = Class.forName("java.util.Stack"); Method m[] = c.getDeclaredMethods(); for (int i = 0; i < m.length; i++) System.out.println(m[i].toString()); } catch (Throwable e){ System.err.println(e); } } }

1 public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop() 2 public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object) 3 public boolean java.util.Stack.empty() 4 public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek() 5 public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

這樣就列出了java.util.Stack 類的各方法名以及它們的限制符和返回類型。這個程序使用 Class.forName 載入指定的類，然後調用 getDeclaredMethods 來獲取這個類中定義了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用來描述某個類中單個方法的一個類。

以下示例使用 Class 對象來顯示對象的類名：

1 void printClassName(Object obj) { 2 System.out.println("The class of " + obj + 3 " is " + obj.getClass().getName()); 4 }

還可以使用一個類字面值（JLS Section 15.8.2）來獲取指定類型（或 void）的 Class 對象。例如：

1 System.out.println("The name of class Foo is: "+Foo.class.getName());

在沒有對象實例的時候，主要有兩種辦法。

//獲得類類型的兩種方式 Class cls1 = Role.class; Class cls2 = Class.forName("yui.Role");

注意第二種方式中，forName中的參數一定是完整的類名（包名+類名），並且這個方法需要捕獲異常。現在得到cls1就可以創建一個Role類的實例了，利用Class的newInstance方法相當於調用類的默認的構造器。

1 Object o = cls1.newInstance(); 2 //創建一個實例 3 //Object o1 = new Role(); //與上面的方法等價

二.常用方法

1.isPrimitive(判斷是否是基本類型的字節碼)

public class TestReflect { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub String str = "abc"; Class cls1 = str.getClass(); Class cls2 = String.class; Class cls3 = null;//必須要加上null try { cls3 = Class.forName("java.lang.String"); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println(cls1==cls2); System.out.println(cls1==cls3); System.out.println(cls1.isPrimitive()); System.out.println(int.class.isPrimitive());//判定指定的 Class 對象是否表示一個基本類型。 System.out.println(int.class == Integer.class); System.out.println(int.class == Integer.TYPE); System.out.println(int[].class.isPrimitive()); System.out.println(int[].class.isArray()); } } /* * true true false true false true false true */ */

2.getConstructor和getConstructors()

java中構造方法沒有先後順序，通過類型和參數個數區分。

/** * Java學習交流QQ群：589809992 我們一起學Java！ */ public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException { // TODO Auto-generated method stub String str = "abc"; System.out.println(String.class.getConstructor(StringBuffer.class)); } }

3.Filed類代表某一類中的一個成員變量。

import java.lang.reflect.Field; public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception { ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4); Field fieldx = rp1.getClass().getField("x");//必須是x或者y System.out.println(fieldx.get(rp1)); /* * private的成員變量必須使用getDeclaredField，並setAccessible(true),否則看得到拿不到 */ Field fieldy = rp1.getClass().getDeclaredField("y"); fieldy.setAccessible(true);//暴力反射 System.out.println(fieldy.get(rp1)); } } class ReflectPointer { public int x = 0; private int y = 0; public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相當於右鍵source super(); // TODO Auto-generated constructor stub this.x = x; this.y = y; } }

三.典型例題

1.將所有String類型的成員變量裡的b改成a。

import java.lang.reflect.Field; public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception { ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4); changeBtoA(rp1); System.out.println(rp1); } private static void changeBtoA(Object obj) throws RuntimeException, Exception { Field[] fields = obj.getClass().getFields(); for(Field field : fields) { //if(field.getType().equals(String.class)) //由於字節碼只有一份,用equals語義不準確 if(field.getType()==String.class) { String oldValue = (String)field.get(obj); String newValue = oldValue.replace('b', 'a'); field.set(obj,newValue); } } } } class ReflectPointer { private int x = 0; public int y = 0; public String str1 = "ball"; public String str2 = "basketball"; public String str3 = "itcat"; public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相當於右鍵source super(); // TODO Auto-generated constructor stub this.x = x; this.y = y; } @Override public String toString() { return "ReflectPointer [str1=" + str1 + ", str2=" + str2 + ", str3=" + str3 + "]"; } }

2.寫一個程序根據用戶提供的類名，調用該類的裡的main方法。

為什麼要用反射的方式呢？

import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; /** * Java學習交流QQ群：589809992 我們一起學Java！ */ public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception { String str = args[0]; /* * 這樣會數組角標越界，因為壓根沒有這個字符數組 * 需要右鍵在run as-configurations-arguments裡輸入b.Inter（完整類名） * */ Method m = Class.forName(str).getMethod("main",String[].class); //下面這兩種方式都可以,main方法需要一個參數 m.invoke(null, new Object[]{new String[]{"111","222","333"}}); m.invoke(null, (Object)new String[]{"111","222","333"});//這個可以說明，數組也是Object /* * m.invoke(null, new String[]{"111","222","333"}) * 上面的不可以,因為java會自動拆包 */ } } class Inter { public static void main(String[] args) { for(Object obj : args) { System.out.println(obj); } } }

3.模擬 instanceof 操作符

class S { } public class IsInstance { public static void main(String args[]) { try { Class cls = Class.forName("S"); boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37)); System.out.println(b1); boolean b2 = cls.isInstance(new S()); System.out.println(b2); } catch (Throwable e) { System.err.println(e); } } }

在這個例子中創建了一個S 類的 Class 對象，然後檢查一些對象是否是S的實例。Integer(37) 不是，但 new S()是。

四.Method類

代表類（不是對象）中的某一方法。

import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; /* * 人在黑板上畫圓，涉及三個對象,畫圓需要圓心和半徑，但是是私有的，畫圓的方法 * 分配給人不合適。Java學習交流QQ群：589809992 我們一起學Java！ * * 司機踩剎車，司機只是給列車發出指令，剎車的動作還需要列車去完成。 * * 面試經常考面向對象的設計，比如人關門，人只是去推門。 * * 這就是專家模式：誰擁有數據，誰就是專家,方法就分配給誰 */ public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception { String str = "shfsfs"; //包開頭是com表示是sun內部用的，java打頭的才是用戶的 Method mtCharAt = String.class.getMethod("charAt", int.class); Object ch = mtCharAt.invoke(str,1);//若第一個參數是null，則肯定是靜態方法 System.out.println(ch); System.out.println(mtCharAt.invoke(str, new Object[]{2}));//1.4語法 } }

五.數組的反射

Array工具類用於完成數組的反射操作。

同類型同緯度有相同的字節碼。

int.class和Integer.class不是同一份字節碼，Integer.TYPE，TYPE代表包裝類對應的基本類的字節碼 int.class==Integer.TYPE

import java.util.Arrays; /* * 從這個例子看出即便字節碼相同但是對象也不一定相同,根本不是一回事 * */ public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception { int[] a = new int[3]; int[] b = new int[]{4,5,5};//直接賦值後不可以指定長度，否則ＣＥ int[][] c = new int[3][2]; String[] d = new String[]{"jjj","kkkk"}; System.out.println(a==b);//false System.out.println(a.getClass()==b.getClass());//true //System.out.println(a.getClass()==d.getClass()); //比較字節碼a和cd也沒法比 System.out.println(a.getClass());//輸出class [I System.out.println(a.getClass().getName());//輸出[I,中括號表示數組，I表示整數 System.out.println(a.getClass().getSuperclass());//輸出class java.lang.Object System.out.println(d.getClass().getSuperclass());//輸出class java.lang.Object //由於父類都是Object,下面都是可以的 Object obj1 = a;//不可是Object[] Object obj2 = b; Object[] obj3 = c;//基本類型的一位數組只可以當做Object，非得還可以當做Object[] Object obj4 = d; //注意asList處理int[]和String[]的區別 System.out.println(Arrays.asList(b));//1.4沒有可變參數，使用的是數組,[[I@1bc4459] System.out.println(Arrays.asList(d));//[jjj, kkkk] } }

六.結束語

以上就是反射機制的簡單的使用，顯然學過spring的朋友一定明白了，為什麼可以通過配置文件就可以讓我們獲得指定的方法和變量，在我們創建對象的時候都是通過傳進string實現的，就好像你需要什麼，我們去為你生產，還有我們一直在用Object,這就說明java語言的動態特性，依賴性大大的降低了。

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