深入理解Java中的反射機制_ZenDei技術網路在線

JAVA反射機制是在運行狀態中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個對象，都能夠調用它的任意方法和屬性；這種動態獲取信息以及動態調用對象方法的功能稱為java語言的反射機制。一：Class類在面向對象的世界里，萬物皆對象。類也是對象，類是java.lang.Class類 ...

JAVA反射機制是在運行狀態中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個對象，都能夠調用它的任意方法和屬性；這種動態獲取信息以及動態調用對象方法的功能稱為java語言的反射機制。

一：Class類

在面向對象的世界里，萬物皆對象。類也是對象，類是java.lang.Class類的實例對象。

Class類的實例表示正在運行的 Java 應用程式中的類和介面。枚舉是一種類，註釋是一種介面。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用該 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 對象是在載入類時由 Java 虛擬機以及通過調用類載入器中的 defineClass 方法自動構造的。

上面來自於JDK的羅里吧嗦，下麵我來說下自己的體會：

類不是抽象的，類是具體的！

類是.class位元組碼文件，要想獲取一個Class實例對象，首先需要獲取.class位元組碼文件！

然後調用Class對象的一些方法，進行動態獲取信息以及動態調用對象方法！

二：類類型

新建一個Foo類。Foo這個類也是實例對象，是Class的實例對象。

不知道你是否在意過類的聲明與方法的聲明：

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

我們知道public後跟返回類型，也就可以知道class也是一個類型。

如何表示Class的實例對象？

    public static void main(String[] args) {
        //Foo的實例對象，new 就出來了
        Foo foo1 = new Foo();
        
        //如何表示？
        //第一種：告訴我們任何一個類都有一個隱含的靜態成員變數class
        Class c1 = Foo.class;
        
        //第二種:已經知道該類的對象通過getClass方法
        Class c2 = foo1.getClass();
        System.out.println(c1 == c2);
        
        //第三種：動態載入
        Class c3 = null;
        try {
            c3 = Class.forName("cn.zyzpp.reflect.Foo");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println(c2 == c3);
    }

上述列印結果全是true

儘管 c1或c2 都代表了Foo的類類型，一個類只能是Class類的一個實例變數。

我們完全可以通過類的類類型（Class類型）創建類的實例對象。

        //此時c1 c2 c3為Class的實例對象
        try {
//            Foo foo = (Foo)c1.newInstance();
            Foo foo = (Foo)c3.newInstance();
            foo.print();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

靜態載入

new 創建對象是靜態載入類，在編譯時刻就需要載入所有的可能使用到的類。

動態載入

使用 Class.forName("類的全稱") 載入類稱作為動態載入。

編譯時刻載入類是靜態載入類，運行時刻載入類是動態載入類。

舉個例子

定義Office類

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

定義Loading類

public class Loading {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //在運行時再動態載入類
            //arg[0] 為java執行命令時傳的參數
            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();
        }
    }

}

執行過程

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

D:\>java Loading Office
office

通過Class a=Class.forName(arg[0])動態載入獲取類，因編譯時不知道使用哪個類，因此編譯沒有載入任何類，直接通過編譯，運行時，根據 java Loading Office （office是一個類類型/類，下標arg[0]）,去確定a是哪個類。這就是動態載入。如果Office類不存在，此時運行會報錯。這就是為何有時候會出現編譯通過，運行報錯的原因。

動態載入一個好處，就是可以隨時增加需要編譯的類。例如把Office改造為抽象類或介面，定義不同的子類，動態選擇載入。

三：類的反射

通過上面的三種方法獲取到類的類類型，就可以獲取到該類的成員方法，成員變數，方法參數註釋等信息。

方法對象是Method類，一個成員方法就是一個Method對象。

方法	解釋
`getMethods()`	返回該類繼承以及自身聲明的所有public的方法數組
`getDeclaredMethods()`	返回該類自身聲明的所有public的方法數組，不包括繼承而來

成員變數也是對象，是java.lang.reflect.Field對象，Field類封裝了關於成員變數的操作。

方法	解釋
`getFields()`	獲取所有的public的成員變數信息，包括繼承的。
`getDeclaredFields()`	獲取該類自己聲明的成員變數信息，public，private等

獲取Java語言修飾符（public、private、final、static）的int返回值，再調用Modifier.toString()獲取修飾符的字元串形式，註意該方法會返回所有修飾符。

方法	解釋
`getModifiers()`	以整數形式返回由此對象表示的欄位的 Java 語言修飾符。

獲取註釋

方法	解釋
`getAnnotations()`	返回此元素上存在的所有註釋。
`getDeclaredAnnotations()`	返回直接存在於此元素上的所有註釋。

構造函數也是對象，是java.lang.reflect.Constructor的對象。

方法	解釋
`getConstructors()`	返回所有public構造方法
`getDeclaredConstructors()`	返回類的所有構造方法，不止public

完整示例

    private void printClassMessage(Object obj){
        //要獲取類的信息，首先獲取類的類類型
        Class clazz = obj.getClass();
        //獲取類的名稱
        System.out.println(Modifier.toString(clazz.getModifiers())+" "+ clazz.getClass().getName()+" "+clazz.getName()+"{");
        
        System.out.println("----構造方法----");
        
        //構造方法
        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor: constructors){
            //構造方法修飾符與名字
            System.out.print(Modifier.toString(constructor.getModifiers())+" "+constructor.getName()+"(");
            //構造函數的所有參數類型
            Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (Class c: parameterTypes){
                System.out.print(c.getName()+", ");
            }
            System.out.println("){}");
        }
        
        System.out.println("----成員變數----");
        
        //成員變數
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field: fields){
            System.out.println(" "+Modifier.toString(field.getModifiers())+" "+field.getType().getName() + " " + field.getName()+";");
        }
        
        System.out.println("----成員方法----");
        
        //Method類，方法對象,一個成員方法就是一個Method對象
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods){
            //獲取方法返回類型
            Class returnType = method.getReturnType();
            //獲取方法上的所有註釋
            Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
            for (Annotation annotation: annotations){
                //列印註釋類型
                System.out.println(" @"+annotation.annotationType().getName()+" ");
            }
            //列印方法聲明
            System.out.print(" "+Modifier.toString(returnType.getModifiers())+" "+returnType.getName()+" "+method.getName()+"(");
            //獲取方法的所有參數類型
            Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
            //獲取方法的所有參數
            Parameter[] parameters = method.getParameters();
            for (Parameter parameter: parameters){
                //參數的類型，形參（全是arg123..）
                System.out.print(parameter.getType().getName()+" "+parameter.getName()+", ");
            }
            System.out.println(")");
        }
        System.out.println("}");
    }

以String對象為例，列印結果：

public final java.lang.Class java.lang.String{
----構造方法----
public java.lang.String([B, int, int, ){}
 java.lang.String([C, boolean, ){}
----成員變數----
 private final [C value;
 private int hash;
----成員方法----
 @java.lang.Deprecated 
 public abstract final void getBytes(int arg0, int arg1, [B arg2, int arg3, )
 ......
}

四：方法的反射

定義了一個類Foo用於測試

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

目標：通過反射獲取該方法，傳入參數，執行該方法！

1.獲取類的方法就是獲取類的信息，獲取類的信息首先要獲取類的類類型

Class clazz = Foo.class;

2.通過名稱+參數類型獲取方法對象

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

3.方法的反射操作是通過方法對象來調用該方法，達到和new Foo().print()一樣的效果

方法若無返回值則返回null

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

五：通過反射認識泛型

    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);

    }

列印結果為true

c1==c2的結果返回說明編譯之後集合的泛型是去泛型化的。換句話說，泛型不同，對類型沒有影響。

Java中集合的泛型其實只是為了防止錯誤輸入，只在編譯階段有效，繞過編譯就無效。

驗證

我們可以通過反射來操作，繞過編譯。

    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();
        }

    }

列印結果：

true
[hello, 20]

成功繞過了泛型<String>的約束。