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你了解Java反射吗?

Java 作者:安全剑客 时间:2019-09-18 22:16:09 0 删除 编辑
刚开始接触反射这个概念,感觉反射这个机制很复杂很难懂,所以在这篇文章中对Java的反射机制以个人的理解总结归纳。
1. 什么是反射?

什么是反射?在官方文档中是这样说的:
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine ormodify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine.
This is a relatively advanced feature and should be used only by developers whohave a strong grasp of the fundamentals of the language.
With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible

翻译一下:

反射技术通常被用来检测和改变应用程序在 Java 虚拟机中的行为表现。它是一个相对而言比较高级的技术,通常它应用的前提是开发者本身对于 Java 语言特性有很强的理解的基础上。值得说明的是,反射是一种强有力的技术特性,因此可以使得应用程序执行一些常规手段无法企及的目的。

个人理解:反射是一种很牛x的技术,使用反射的条件是程序猿是一个大猿,对java的特性非常理解。反射的牛逼之处在于他可以完成一些非常规操作。

举个栗子来说明一下:

稍微想了一下,觉得用煮饭这个栗子来说明吧,不知道准不准确(^,^)。平时我们在家里一般是用电饭煲来煮饭的,煮饭的步骤一般是:淘米——>擦干锅底——>把锅放到电饭煲里——>合上盖子,通电,电饭煲工作——>饭煮熟了,可以吃了,但现在有个需求,我要在煮饭的过程中加个鸡蛋,这时怎么解决呢?是不是打开正在通电煮饭的电饭煲,然后把鸡蛋放进去呢?(来自吃货的需求^_^)其实反射就相当于刚才加鸡蛋的过程。所以反射很牛逼,他不按常规套路出牌,在程序运行的过程中搞一些小动作,以达到“吃货”的目的。补充一下:“淘米——>擦干锅底——>把锅放到电饭煲里——>”这个过程可以看做编码编译过程,“——>合上盖子,通电,电饭煲工作”可以看做是程序运行过程,“——>饭煮熟了,可以吃了”可以看做程序运行结束。
你了解Java反射吗?你了解Java反射吗?

2.java中的反射机制
2.1 反射中常见的类

理解反射机制时,首先熟悉一下几个类:

1)Class类

Class类实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。Class是普通类、接口、枚举类、数组等的抽象,即它们的类型就是Class,它们是Class的实例。

既然Class代表着类和接口,那么我们可以通过他的实例(字节码文件)来获取对应类或接口的信息,如:注解、修饰符、类型、类的名称、属性、方法、构造方法、直接父类和子类等,还有可以创建它的实例,但只能调用无参构造方法来创建。

什么看不懂?举个栗子,我们都知道,生物可以分为动物、植物、微生物和病毒等,而动物又有人、喵星人、小狗等,植物、微生物和病毒也一样。同样,我们可以类比一下,生物就是Class,动物是普通类,植物是接口,微生物是枚举类、病毒是数组(枚举和数组是特殊的类),而人、喵星人、小狗是我们熟悉的对象,如图
你了解Java反射吗?你了解Java反射吗?
这下可整明白了吧,普通类、接口、枚举、数组其实都可以当做Class的对象。

2)Field类

Field表示类的属性,属性含有修饰符、类型、属性名称和值。所以可以通过Field的实例获取属性的修饰符、类型、属性名称,并且可以修改属性的值。

3)Method类

Method表示类的成员方法,方法包括注解、修饰符、返回类型、方法名,参数等。所以可以通过Method的实例获取方法的的信息,如,注解、修饰符、返回类型、方法名并且可以调用所表示的方法。

4)Constructor类

Constructor表示构造方法,可以通过Constructor的实例获取构造方法的信息,如,修饰符等,并且可以通过它来创建它所在类的的实例。

5)Modifier类

Modifier表示修饰符,可通过它来获取修饰符的信息,例如何种修饰符等

6)Annotation

Annotation代表注解

以上类都位于java.lang中

2.2 获取Class对象的方法

了解了什么是反射后,是不是也想体验一下反射这种骚操作?

想秀操作,首先要获取Class对象吧,因为Class对象是代表着各种类,有了它之后才可以得到类的各种信息。获取方法如下:

1)通过object.getClass()

public static void main(String[] args) {
        
        Car car = new Car();
        
        Class clazz = car.getClass();
    }

注意:此方法不适用于int、float等类型

2)通过(类型名).class、包装类.Type

public static void main(String[] args) {
        Class clazz = Car.class;
        Class cls1 = int.class;
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3=Iteger.Type
    }

3)通过Class.forClass(String 类的全限定名)

1 try {
2    Class clz = Class.forName("com.frank.test.Car");
3 } catch (ClassNotFoundException e) {
4    e.printStackTrace();
5 }

采用哪种方法来获取,看实际情况而定。

2.3获取类信息

有了Class对象后,就可以获取类的成员(方法+属性)、注解和类的修饰符等。上面也说了,java中方法用Method类表示、属性用Field类表示、注解用Annotation类来表示、修饰符用Modifier类表示。Class类中有对应的方法来获取他们。如下:

2.3.1 获取属性Field的对象

//获取所有的属性,但不包括从父类继承下来的属性
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException 
//获取自身的所有的 public 属性,包括从父类继承下来的。
public Field[] getFields() throws SecurityException
//获取在本类中声明的指定的属性,参数为属性的名称
public Field getDeclaredField(String name) 
//获取指定的公有属性,包括父类的,参数为属性的名称
public Field getField(String name)

2.3.2 获取方法Method对象

//获取本类声明指定的的方法,第一个参数是方法的名称,后面的参数是方法参数类型的类,
//如获取setName(String name)方法,getDeclareMethod(“setName”,String.Class)
public Method getDeclaredMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)
//获取公有的方法,包括父类的
public Method getMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)
//获取本类中声明的所有方法
public Method[] getDeclaredMethods()
//获取所有的公有方法,包括父类的
public Method[] getMethods()

2.3.3 获取构造器Constructor对象

 //获取本类中指定的构造方法
public ConstructorgetDeclaredConstructor(Class< ?>... parameterTypes)
//获取指定的公有构造方法
public ConstructorgetConstructor(Class< ?>... parameterTypes)
//获取本类中所有的构造方法
public Constructor< ?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException 
//获取本类中所有的公有构造方法
public Constructor< ?>[] getConstructors()

构造方法的获取与普通方法的获取大致是一样的。

------------------------------------------------------------------

以上的方法都是在Class类中,别傻傻不知道(别问我怎么知道的>_>),然后通过Class对象调用就可以了。

这里只是列举了常用类信息的的获取方法,其他信息的获取方法,看API文档吧,如注解、类的Class的对象(额好像有点绕。。。)等.

2.4 获取类成员信息

上面只是获取了类的成员所代表类的对象,我们还要使用他们或者获取成员的信息(名称、修饰符等)。因为有了代表成员的对象,使用对象调用实例方法就可以了。

2.4.1 Field类

Field类的方法大概可以分为两种,一种是获取属性的信息,另外一种是设置属性的值。

第一种:

//返回由此 Field对象表示的字段的名称
 String  getName() 
//返回一个 类对象标识了此表示的字段的声明类型 Field对象。 
Class< ?>  getType() 
//返回由该 Field对象表示的字段的Java语言修饰符,作为整数。把整数作为Modifier的构造方法的参数,就可以获取该整数代表的修饰符类的对象了
int  getModifiers() 
----------------------------------------------------------------
//获取类型为 int的静态或实例字段的值,或通过扩展转换转换为类型 int的另一个原始类型的值。
int getInt(Object obj) 
//获取类型为 long的静态或实例字段的值,或通过扩大转换获得可转换为类型 long的另一个基本类型的值。 
long getLong(Object obj) 
......此处省略一堆get**(Object obj)的方法,属性是什么基本类型,就get什么就行了
14属性是引用类型,那么就调用以下方法
//返回该所表示的字段的 Field ,指定的对象上。  16 Object get(Object obj)

第二种:

//设置作为一个字段的值 double指定的对象上。  
void setDouble(Object obj, double d) 
//设置作为一个字段的值 float指定的对象上。  
void setFloat(Object obj, float f) 
//设置作为一个字段的值 int指定的对象上。
void setInt(Object obj, int i) 
........此处省略一堆set**()方法,属性是什么基本类型就set什么就行了
属性是引用类型,那么就调用以下方法
//将指定对象参数上的此 Field对象表示的字段设置为指定的新值。
void  set(Object obj, Object value)

注意啦:如果没有访问权限的话,默认是不能设置属性值的,那��么办呢?是不是就秀不了操作了?然而,前面也说了,反射很牛逼,可以来一些非常规操作,
这时我们调用Class对象的setAccessible(true)方法就可以了!
是不是觉得反射可以很强?
2.4.2 Method类
Method类的方法主要是获取方法的信息
部分方法:

1 int getModifiers() //返回由该对象表示的可执行文件的Java语言modifiers 。  
2 String getName() //返回由此 方法对象表示的方法的名称,作为 String 。  
3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回一个 Annotation s的数组数组,表示由该对象表示的Executable的形式参数的声明顺序的 Executable 。  
4 int getParameterCount() //返回由此对象表示的可执行文件的形式参数(无论是显式声明还是隐式声明)的数量。  
5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一个 类对象的数组, 类以声明顺序表示由该对象表示的可执行文件的形式参数类型。

2.4.3 Constructor类
Constructor类的方法主要是获取构方法的信息和创建对象

获取方法信息:

1 int getModifiers() //返回由该对象表示的可执行文件的Java语言modifiers 。  
2 String getName() //以字符串形式返回此构造函数的名称。  
3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回的数组的数组 Annotation表示的形参进行注释s时,声明顺序的的 Executable该对象表示。  
4 int getParameterCount() //返回由此对象表示的可执行文件的形式参数(无论是显式声明还是隐式声明)的数量。  
5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一个 类对象的数组, 类以声明顺序表示由该对象表示的可执行文件的形式参数类型。

创建对象的方法先不说,放到后面去。

2.5 反射创建对象和调用方法

2.5.1 创建普通类的对象

创建普通类的对象可以分为两种方法

第一种:调用Class对象的方法

4 //首先获取Class对象
5 Class clazz=Class.forClass("test.Student");
6 //创建对象
7 Student stu=(Student)clazz.newInstance();
注:此方法只能创建无参构造函数的类的对象

第二种:通过Constructor的newInstance()方法

 //首先创建Class对象
Class clazz=Class.forClass("test.Student");
//获取想调用的构造函数
Constructor constructor=clazz.getConstructor(String.class, int.class);
//调用Constructor的newInstance()方法
Student stu=(Student)constructor.newInstance("大王",20);

2.5.2 创建数组

数组本质上是一个 Class,而在 Class 中存在一个方法用来识别它是否为一个数组。

反射创建数组是通过 Array.newInstance(T.class,维数) 这个方法。

第一个参数指定的是数组内的元素类型,后面的是可变参数,表示的是相应维度的数组长度限制。

比如,我要创建一个 int[2][3] 的数组。

1 Int[][]  a=Array.newInstance(Integer.TYPE, 2, 3);

2.5.3 调用方法

用了上面的方法,就有Class对象,有方法Method对象,有实例,现在已经万事俱备,只欠东风了。

那我们怎么调用方法呢?在Method类有这么一个方法Object invoke(Object obj, Object... args),object为实例对象,args为调用方法的参数

来个栗子:

Class< ?> c = Class.forName("com.kal01.reflect05.Person");//获取Class对象
Person p1 = (Person) c.newInstance();//获取实例
Method m3 = c.getDeclaredMethod("test");//获取方法
m3.setAccessible(true);//当没有访问权限时,设置一下就可以
m3.invoke(p1);//调用方法
m3.setAccessible(false);//修改了访问权限,记得修改回来
2.6 静态加载与动态加载

看到这里是不是有个疑问,反射调用类的方法好像除了复杂之外,跟我们平时调用没什么区别。何必弄那么花里胡哨?

所以在这里简单说一下静态加载与动态加载。

回想一下之前煮饭的那个栗子,静态加载和动态加载的这个例子有点相似。

静态加载:我们在程序中使用类时,静态加载是要求要使用的类必须要求在编译的时候存在,否则编译器报错,无法运行程序。编码时忘记导包时,经常会出现这种错误。

动态加载:利用反射来加载类(即获得Class对象),不要求我们在编译期存在要是用的那个类,在程序运行时,才去寻找类(可以从jar包,网络等寻找),然后把类加载到方法区中,如果没有找到这个类会抛出ClassNotFoundException异常。

有图有真相:
你了解Java反射吗?你了解Java反射吗?

这下看出来反射的牛逼之处了吧,利用反射使用类时,并不需要这个类在编译期存在,这就增加了程序的灵活性,可以完成我们的骚操作!

最后总结一下:

使用反射时,记住一句话:老哥,稳住,别翻车!

原文地址: https://www.linuxprobe.com/java-deep-analyse.html

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