02、反射是什么？——《Android打怪升级之旅》

2021-04-26 本文已影响0人老匡话Android

感谢大家和我一起，在Android世界打怪升级！

反射在平时开发中使用几率较小，但在各大框架中会频繁使用（比如：老版本ButterKnife使用注解与反射初始化控件等，省略findViewById），如果有意向成为架构师，这块知识的掌握必不可少。

一、反射是什么

平时开发中创建对象都是通过 new 关键字创建，通过该对象的实例，可以获取该对象的可访问成员变量或者调用可调用方法，此时我们明确知道使用的类是什么。

那如果我们不知道要初始化的类是什么，就需要使用到JAVA为我们提供的反射API了。

1.1 定义

反射可以在程序的运行时：

构造任意一个类的对象
了解任意一个对象所属的类
了解任意一个类的成员变量和方法
调用任意一个对象的属性和方法

这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为反射机制。反射是JAVA被视为动态语言的关键。

1.2 原理

在运行时获取到类，但是在运行时.java文件已经在编译阶段被编译成了.class文件，所以反射的原理就是：运行时通过字节码文件获取到类的所有信息。

1.3 优缺点

优点：

高自由度：可以无视访问权限限制，被private修饰依然可以调用。

缺点：

性能差：反射特别耗时，慢于直接创建对象，所以在使用时要衡量带来的收益是否大于性能的影响。
安全性差：反射的高自由度直接导致类的封装性被破坏。
- 通过反射修改代码时，由于是直接操作字节码文件，如果对代码不熟悉，及其容易因为修改而导致报错。
- 反射中有时会直接使用方法名，那在后期维护期间，如果方法名修改被修改，也会产生报错。

二、反射的使用

Class类中方法特别多，我们只以举例的方式写几个常用的例子，大家只需记住通过反射可以获取一个类中所有的成员变量和方法（无视权限），你想要的全都有。

2.1 运行时获取类

从1.2章节反射的原理可以晓得，反射的使用需要先在运行时获取到类，运行时获取到类一共有四种方法，根据情况选择：

运行时直接从类中获取

Class<Fruit> fruitClass1 = Fruit.class;

运行时从对象中获取对应的类

Fruit fruit = new Fruit();
Class fruitClass2 = fruit.getClass();

运行时通过Class类的静态方法获取

Class fruitClass3 = Class.forName("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

通过类加载器获取

Class fruitClass4 = getClassLoader().loadClass("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

最终这四种方式获取的Class都是相同的。

// 以下结果都是true
System.out.println(fruitClass1 == fruitClass2);
System.out.println(fruitClass2 == fruitClass3);
System.out.println(fruitClass3 == fruitClass4);

2.2 运行时创建对象

通过在2.1中获取的Class类来创建对象。

// 在2.1中拿到的Class类
Class<Fruit> fruitClass = Fruit.class;

// 调用Class类中的方法创建对象
Fruit fruit = fruitClass.newInstance();

2.3 获取构造方法

一个类的构造方法因为参数不同可以很多，所以有API可以直接获取所有构造方法 或者 根据参数不同获取某个构造方法。

// 带有四个构造方法的类
public class Fruit {

    public String name;
    private int type;
    
    public Fruit() {
    }

    public Fruit(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Fruit(int type) {
        this.type = type;
    }

    public Fruit(String name, int type) {
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
}

获取所有构造方法：getConstructors()

Constructor<Fruit>[] constructors = (Constructor<Fruit>[]) fruitClass.getConstructors();

根据参数获取单个构造方法：getConstructor(@Nullable Class<?>... parameterTypes)

// 运行时拿到Class
Class fruitClass = Class.forName("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

// 1、构造方法：Fruit()
fruitClass.getConstructor();

// 2、构造方法：Fruit(String)
fruitClass.getConstructor(String.class);

// 3、构造方法：Fruit(int)
fruitClass.getConstructor(int.class);

// 4、构造方法：Fruit(String, int)
fruitClass.getConstructor(String.class, int.class);

使用构造方法创建对象

// 构造方法：Fruit(String, int)
Constructor<Fruit> constructor = fruitClass.getConstructor(String.class, int.class);

// 根据构造方法 Fruit(String, int) 创建对象
Fruit apple = constructor.newInstance("苹果", 1);

2.4 获取类的所有方法

和获取构造方法类似，有获取所有方法和单个方法的API，但是有两套供选择，注意注释的方法限制。

获取所有方法：getMethods()、getDeclaredMethods()

// 获取所有方法，包含从父类继承的，不包括private：
Method[] methods = fruitClass.getMethods();

// 获取所有方法，不包含从父类继承的，包括private：
Method[] declaredMethods = fruitClass.getDeclaredMethods();

根据参数获取单个方法：getMethod("方法名", @Nullable Class<?>... parameterTypes)、getDeclaredMethod("方法名",@Nullable Class<?>... parameterTypes)

// 获取单个方法，包含从父类继承的，不包括private，可添加参数（参数重载）
fruitClass.getMethod("方法名", 参数class...);

// 获取单个方法，不包含从父类继承的，包括private，可添加参数（参数重载）
fruitClass.getDeclaredMethod("方法名", 参数class...);

使用方法

// 获取方法
Method method = fruitClass.getDeclaredMethod("方法名", 参数class...);

// 如果方法是私有的需要加下面这句
method.setAccessible(true);

// 调用方法，参数是被调用的对象，方法的调用需要基于对象
method.invoke(constructor.newInstance("苹果", 1));

2.5 获取类的成员变量

和获取方法基本一致，也有两套，可以给变量赋值和取值，都是基于对象的。

获取所有成员变量：getMethods()、getDeclaredMethods()

// 获取所有变量，包含从父类继承的，不包括private：
Field[] fields = fruitClass.getFields();

// 获取所有变量，不包含从父类继承的，包括private：
Field[] declaredFields = fruitClass.getDeclaredFields();

根据名称获取单个成员变量：getField(@NonNull String name)、getDeclaredField(@NonNull String var1)

// 获取单个成员变量，包含从父类继承的，不包括private
Field nameFiled = fruitClass.getField("name");

// 获取单个成员变量，不包含从父类继承的，包括private
Field typeFiled = fruitClass.getDeclaredField("type");

给成员变量赋值和获取值

// 获取值和赋值都是基于对象，所以先创建对象
Fruit apple = constructor.newInstance("苹果", 1);

// 获取name的成员变量
Field nameFiled = fruitClass.getField("name");

// 如果变量是私有的在操作之前需要加下面这句
nameFiled.setAccessible(true);

// 【取值】获取name的值，值是“苹果”
Object filed = nameFiled.get(apple);

// 【赋值】给apple对象，设置name的值为“香蕉”
nameFiled.set(apple, "香蕉");

总结

最后咱们再总结一下反射的知识点：

反射可以在程序的运行时，构造任意一个类的对象、了解任意一个对象所属的类、了解任意一个类的成员变量和方法、调用任意一个对象的属性和方法。
反射的原理是：运行时通过字节码文件获取到类的所有信息。
反射的优点是自由度高，可以无视访问权限限制。缺点是性能差、安全性差（破坏了类的封装性）。
反射需要先在运行时得到类，有四种方式，得到类之后可以了解其中的方法和成员变量。
反射中对方法的调用、成员变量的取值和赋值，都是基于对象进行操作。

这样反射的介绍就结束了，希望大家读完这篇文章，会对反射有一个更深入的了解。如果我的文章能给大家带来一点点的福利，那在下就足够开心了。

下次再见！