Java反射实现和用途
一、反射的概述
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一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.
要想更好地理解反射，就要先知道java类的加载过程 每个类都会产生一个对应的Class对象，也就是保存在.class文件。所有类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM的，当程序创建一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。Class对象仅在需要的时候才会加载，static修饰的属性和代码块初始化是在类加载时进行的。
类加载的三个步骤 加载：由类加载器完成，找到对应的字节码，创建一个Class对象 链接：验证类中的字节码，为静态域分配空间 初始化：如果该类有超类，则对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块
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二、反射原理
用于操作反射相关的主要有以下5个类：
- java.lang.Class： 代表类
- java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法
- java.lang.reflect.Field: 代表类的属性
- java.lang.reflect.Method: 代表类的方法
- java.lang.reflect.Modifier：代表类、方法、属性的描述修饰符。
Constructor、Field、Method这三个类都继承AccessibleObject，该对象有一个非常重要的方法setAccessible(boolean flag), 用于保证反射可调用非Public的属性与方法。Modifier是指描述修饰符，包含如下范围： public, protected, private, abstract, static, final, transient, volatile, synchronized, native, strictfp, interface。
2.1 Constructor
通过java.lang.reflect.Constructor来操作类的构造方法
| 方法 | 含义 |
|---|---|
| getConstructors() | 获得类的所有public构造方法 |
| getDeclaredConstructors() | 获得类的所有构造方法 |
| getConstructor(Class[] parameterTypes) | 获得类的特定public构造方法 |
| getDeclaredConstructor(Class[] params) | 获取类的特定构造方法 |
2.2 Field
通过java.lang.reflect.Field来获取和修改成员属性，其中getField和getDeclaredField的核心区别就是是否指定类型为public
| 方法 | 含义 |
|---|---|
| getFields() | 获得类的所有public属性 |
| getDeclaredFields() | 获得类的所有属性 |
| getField(String name) | 获得类的特定public属性 |
| getDeclaredField(String name) | 获取类的特定属性 |
2.3 Method
通过java.lang.reflect.Method来执行成员方法
| 方法 | 含义 |
|---|---|
| getMethods() | 获得类的所有public成员方法 |
| getDeclaredMethods() | 获得类的所有成员方法 |
| getMethod(String name, Class[] parameterTypes) | 获得类的特定public成员方法 |
| getDeclaredMethod(String name, Class[] parameterTypes) | 获取类的特定成员方法 |
2.4 Class类的原理
Java所有的类都是继承于类Object，其内声明了多个应该被所有Java类覆写的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、notify()、wait()、getClass(）等，其中getClass返回的便是一个Class类的对象。Class类也同样是继承Object类，拥有相应的方法。
Java程序在运行时，运行时系统对每一个对象都有一项类型标识，用于记录对象所属的类。虚拟机使用运行时类型来选择相应方法去执行，保存所有对象类型信息的类便是Class类。Class类没有公共构造方法，Class对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用ClassLoader的defineClass 方法自动构造的，因此不能显式地声明一个Class对象。
虚拟机为每种类型管理一个独一无二的Class对象。也就是说，每个类型都有一个Class对象。运行程序时，Java虚拟机(JVM)首先检查是否所要加载的类对应的Class对象是否已经加载。如果没有加载，JVM就会根据类名查找.class文件，并将其Class对象载入。
基本的 Java 类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void 也都对应一个 Class 对象。 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。一般某个类的Class对象被载入内存，它就用来创建这个类的所有对象。
三.代码实现
student类代码
package com.example.android;
public class Student {
//---------------构造方法-------------------
//（默认的构造方法）
Student(String str) {
System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
}
//无参构造方法
public Student() {
System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
}
//有一个参数的构造方法
public Student(char name) {
System.out.println("姓名：" + name);
}
//有多个参数的构造方法
public Student(String name, int age) {
System.out.println("姓名：" + name + "年龄：" + age);//这的执行效率有问题，以后解决。
}
//受保护的构造方法
protected Student(boolean n) {
System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
}
//私有构造方法
private Student(int age) {
System.out.println("私有的构造方法 年龄：" + age);
}
//**********字段 获取成员变量并调用*************//
public String name;
protected int age;
char sex;
private String phoneNum;
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
+ ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
}
//**************成员方法***************//
public void show1(String s){
System.out.println("调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);
}
protected void show2(){
System.out.println("调用了：受保护的，无参的show2()");
}
void show3(){
System.out.println("调用了：默认的，无参的show3()");
}
private String show4(int age) {
System.out.println("调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = " + age);
return "abcd";
}
}
1.通过反射创建对象的方式 ###2.通过反射获取成员变量并调用 ###3.通过反射越过泛型检查
/* "************通过反射创建对象的方式：********************"*/
//第一种方式获取Class对象
Student stu1 = new Student();//这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
Log.e("MainActivity", stuClass.getName().toString());
//第二种方式获取Class对象
Class stuClass2 = Student.class;
//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个
Log.e("MainActivity", (stuClass == stuClass2) + "");
//第三种方式获取Class对象
try {
//注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名
Class clazz = Class.forName("com.example.android.Student");
//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
Log.e("MainActivity", (clazz == stuClass2) + "");
/* "************通过反射获取构造方法并使用：********************"*/
Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
for (Constructor c : conArray) {
Log.e("MainActivity", "**********************所有公有构造方法*********************************" + c);
}
System.out.println();
conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor c : conArray) {
Log.e("MainActivity", "************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************" + c);
}
Constructor con = clazz.getConstructor(null);
//1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
//2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
Log.e("MainActivity", "*****************获取公有、无参的构造方法*******************************con = " + con);
//调用构造方法
Object obj = con.newInstance();
// System.out.println("obj = " + obj);
// Student stu = (Student)obj;
con = clazz.getDeclaredConstructor(int.class);
Log.e("MainActivity", "******************获取私有构造方法，并调用*******************************" + con);
//调用构造方法
con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
obj = con.newInstance(16);
/* "************通过反射获取成员变量并调用********************"*/
//2.获取字段
System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
for (Field f : fieldArray) {
System.out.println(f);
}
System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
for (Field f : fieldArray) {
System.out.println(f);
}
System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
Field f = stuClass.getField("name");
System.out.println(f);
//获取一个对象
Object obj2 = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
//为字段设置值
f.set(obj2, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
//验证
Student stu = (Student) obj2;
System.out.println("验证姓名：" + stu.name);
System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
System.out.println(f);
f.setAccessible(true);//暴力反射，解除私有限定
f.set(obj2, "18888889999");
/* "************通过反射获取成员方法并调用********************"*/
//2.获取所有公有方法
System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
stuClass.getMethods();
Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
for (Method m : methodArray) {
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");
methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
for (Method m : methodArray) {
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
System.out.println(m);
//实例化一个Student对象
Object obj6= stuClass.getConstructor().newInstance();
m.invoke(obj6, "刘德华");
System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
System.out.println(m);
m.setAccessible(true);//解除私有限定
Object result = m.invoke(obj6, 20);//需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
/*5、反射main方法*/
/*6、反射方法的其它使用之---通过反射运行配置文件内容*/
/* "************反射方法的其它使用之---通过反射越过泛型检查********************"*/
ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("aaa");
strList.add("bbb");
// strList.add(100);
//获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据
Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
//获取add()方法
Method m2 = listClass.getMethod("add", Object.class);
//调用add()方法
m2.invoke(strList, 100);
//遍历集合
for (Object obj3 : strList) {
System.out.println(obj3);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
四.总结 ####1.Java反射框架提供以下功能：
- 在运行时判断任意一个对象所属的类
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射设置可以调用 private）
- 在运行时调用任意一个对象的方法
2.反射常见的主要用途：
当我们在使用 IDE（如Eclipse\IDEA）时，当我们输入一个队长或者类并向调用它的属性和方法时，一按 (“.”)点号，编译器就会自动列出她的属性或方法，这里就会用到反射。
3.反射最重要的用途就是开发各种通用框架。
很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通过 XML文件配置JavaBean，Action之类的），为了保证框架的通用性，他们可能根据配置文件加载不同的对象或类，调用不同的方法，这个时候就必须用到反射——运行时动态加载需要加载的对象。
