Java 反射 (Java Reflection)
2018-07-26 本文已影响0人
一只笔
JAVA反射机制
编辑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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。
JAVA反射（放射）机制：
“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。
优点
灵活性高。因为反射属于动态编译，即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。
编译方式说明：
- 静态编译：在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象
- 动态编译：运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性
缺点
执行效率低
因为反射的操作 主要通过JVM执行，所以时间成本会 高于 直接执行相同操作
- 因为接口的通用性，Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。
- 编译器难以对动态调用的代码提前做优化，比如方法内联。
- 反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销.
- 容易破坏类结构 ,因为反射操作饶过了源码，容易干扰类原有的内部逻辑
应用场景
动态获取 类文件结构信息（如变量、方法等） & 调用对象的方法
常用的需求场景有：动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等
Java反射机制提供的功能
image.png
java.lang.Class 类
定义：java.lang.Class类是反射机制的基础
作用：存放着对应类型对象的 运行时信息
- 在Java程序运行时，Java虚拟机为所有类型维护一个java.lang.Class对象
- 该Class对象存放着所有关于该对象的 运行时信息
- 泛型形式为Class<T>
每种类型的Class对象只有1个 = 地址只有1个
// 对于2个String类型对象，它们的Class对象相同
Class c1 = "class".getClass();
Class c2 = Class.forName("java.lang.String");
// 用==运算符实现两个类对象地址的比较
System.out.println(c1 == c2);
// 输出结果：true
实现方式
反射机制的实现 主要通过 操作java.lang.Class类
- 获取 目标类型的Class对象
- 通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象
- 通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息，并进行后续操作
获取 目标类型的Class对象的方式主要有4种方法
private static void getTargetClass() throws ClassNotFoundException {
/** 方式1：Object.getClass()
* Object类中的getClass()返回一个Class类型的实例*/
Boolean temp = true;
Class type = temp.getClass();
System.out.println(type);//结果：class java.lang.Boolean
/** 方式2：T.class 语法,T = 任意Java类型
* 注：Class对象表示的是一个类型，而这个类型未必一定是类
*如，int不是类，但int.class是一个Class类型的对象*/
Class temp2 = Boolean.class;
System.out.println(temp2);//结果：class java.lang.Boolean
Class temp21 = int.class;
System.out.println(temp21);//结果：int
/** 方式3：static method Class.forName
Class<?> classType = Class . forName ("java.lang.Boolean"); */
Class temp3 = Class.forName("java.lang.Boolean");
System.out.println(temp3);//结果：class java.lang.Boolean
/** 方式4：TYPE语法
* Class<?> classType = Boolean . TYPE*/
Class<?> temp4 = Boolean.TYPE;
System.out.println(temp4);//结果：boolean
}
反射类对应关系
Java反射机制的实现除了依靠Java.lang.Class类，还需要依靠：Constructor类、Field类、Method类，分别作用于类的各个组成部分：
image.png
Type类
Type是Java中所有类型的通用超级接口编程语言。这些包括原始类型，参数化类型，数组类型、类型变量和原始类型
以下为继承Type子类
image.png
通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对
// 即以下方法都属于`Class` 类的方法。
<-- 1. 获取类的构造函数（传入构造函数的参数类型）->>
// a. 获取指定的构造函数 （公共 / 继承）
Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
// b. 获取所有的构造函数（公共 / 继承）
Constructor<?>[] getConstructors();
// c. 获取指定的构造函数 （ 不包括继承）
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
// d. 获取所有的构造函数（ 不包括继承）
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors();
// 最终都是获得一个Constructor类对象
// 特别注意：
// 1. 不带 "Declared"的方法支持取出包括继承、公有（Public） & 不包括有（Private）的构造函数
// 2. 带 "Declared"的方法是支持取出包括公共（Public）、保护（Protected）、默认（包）访问和私有（Private）的构造方法，但不包括继承的构造函数
// 下面同理
<-- 2. 获取类的属性（传入属性名） -->
// a. 获取指定的属性（公共 / 继承）
Field getField(String name) ;
// b. 获取所有的属性（公共 / 继承）
Field[] getFields() ;
// c. 获取指定的所有属性 （不包括继承）
Field getDeclaredField(String name) ；
// d. 获取所有的所有属性 （不包括继承）
Field[] getDeclaredFields() ；
// 最终都是获得一个Field类对象
<-- 3. 获取类的方法（传入方法名 & 参数类型）-->
// a. 获取指定的方法（公共 / 继承）
Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ；
// b. 获取所有的方法（公共 / 继承）
Method[] getMethods() ；
// c. 获取指定的方法 （ 不包括继承）
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ；
// d. 获取所有的方法（ 不包括继承）
Method[] getDeclaredMethods() ；
// 最终都是获得一个Method类对象
<-- 4. Class类的其他常用方法 -->
getSuperclass();
// 返回父类
String getName();
// 作用：返回完整的类名（含包名，如java.lang.String ）
Object newInstance();
// 作用：快速地创建一个类的实例
// 具体过程：调用默认构造器（若该类无默认构造器，则抛出异常
// 注：若需要为构造器提供参数需使用java.lang.reflect.Constructor中的newInstance（）
通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数方法 & 属性的具体信息 & 进行操作
// 即以下方法都分别属于`Constructor`类、`Method`类 & `Field`类的方法。
<-- 1. 通过Constructor 类对象获取类构造函数信息 -->
String getName()；// 获取构造器名
Class getDeclaringClass()；// 获取一个用于描述类中定义的构造器的Class对象
int getModifiers()；// 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
Class[] getExceptionTypes()；// 获取描述方法抛出的异常类型的Class对象数组
Class[] getParameterTypes()；// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组
<-- 2. 通过Field类对象获取类属性信息 -->
String getName()；// 返回属性的名称
Class getDeclaringClass()； // 获取属性类型的Class类型对象
Class getType()；// 获取属性类型的Class类型对象
int getModifiers()； // 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
Object get(Object obj) ；// 返回指定对象上 此属性的值
void set(Object obj, Object value) // 设置 指定对象上此属性的值为value
<-- 3. 通过Method 类对象获取类方法信息 -->
String getName()；// 获取方法名
Class getDeclaringClass()；// 获取方法的Class对象
int getModifiers()；// 返回整型数值，用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况
Class[] getExceptionTypes()；// 获取用于描述方法抛出的异常类型的Class对象数组
Class[] getParameterTypes()；// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组
<--额外：java.lang.reflect.Modifier类 -->
// 作用：获取访问修饰符
static String toString(int modifiers)
// 获取对应modifiers位设置的修饰符的字符串表示
static boolean isXXX(int modifiers)
// 检测方法名中对应的修饰符在modifiers中的值
举个例子,获取String 所有构造方法
image.png
特别注意：访问权限问题
反射机制的默认行为受限于Java的访问控制
如，无法访问（ private ）私有的方法、字段
冲突
Java安全机制只允许查看任意对象有哪些域，而不允许读它们的值
若强制读取，将抛出异常
解决方案
脱离Java程序中安全管理器的控制、屏蔽Java语言的访问检查，从而脱离访问控制
具体实现手段：使用Field类、Method类 & Constructor类对象的setAccessible()
void setAccessible(boolean flag)
// 作用：为反射对象设置可访问标志
// 规则：flag = true时 ，表示已屏蔽Java语言的访问检查，使得可以访问 & 修改对象的私有属性
boolean isAccessible()
// 返回反射对象的可访问标志的值
static void setAccessible(AccessibleObject[] array, boolean flag)
// 设置对象数组可访问标志
实例1：利用反射获取类的属性 & 赋值
/**
* 测试类定义
*/
public static class Student {
private String name;
public Student() {
System.out.println("创建了一个Student实例");
}
}
/**
* 测试方法
*/
private static void example() throws Exception {
//利用反射获取属性 & 赋值
// 1. 获取Student类的Class对象
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 2. 通过Class对象创建Student类的对象
Constructor<?> constructor = studentClass.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
Object mStudent = studentClass.newInstance();
// 3. 通过Class对象获取Student类的name属性
Field f = studentClass.getDeclaredField("name");
// 4. 设置私有访问权限
f.setAccessible(true);
// 5. 对新创建的Student对象设置name值
f.set(mStudent, "我是java 反射");
// 6. 获取新创建Student对象的的name属性 & 输出
System.out.println(f.get(mStudent));
}
测试结果
image.png
利用反射调用类的构造函数
/**
* 测试类定义
*/
public static class Student2 {
private String name;
public Student2() {
System.out.println("无参构造 ");
}
public Student2(String str) {
System.out.println("有参构造 " + "****" + str);
}
}
/**
* 利用反射调用构造函数
*/
private static void example2() throws Exception {
//利用反射调用构造函数
// 1. 获取Student类的Class对象
Class studentClass = Student2.class;
// 2.1 通过Class对象获取Constructor类对象，从而调用无参构造方法
// 注：构造函数的调用实际上是在newInstance()，而不是在getConstructor()中调用
Object mObj1 = studentClass.getConstructor().newInstance();
// 2.2 通过Class对象获取Constructor类对象（传入参数类型），从而调用有参构造方法
Object mObj2 = studentClass.getConstructor(String.class).newInstance("OK");
}
[图片上传失败...(image-1c62c9-1532574152311)]
利用反射调用方法
/**
* 测试类定义
*/
public static class Student {
public Student() {
System.out.println("创建了一个Student实例");
}
// 无参数方法
public void setName1() {
System.out.println("调用了无参方法：setName1（）");
}
// 有参数方法
public void setName2(String str) {
System.out.println("调用了有参方法setName2（String str）:" + str);
}
}
/**
* 利用反射调用方法
*/
private static void example2() throws Exception {
//利用反射调用方法
// 1. 获取Student类的Class对象
Class studentClass = Student.class;
// 2. 通过Class对象创建Student类的对象
Object mStudent = studentClass.newInstance();
// 3.1 通过Class对象获取方法setName1（）的Method对象:需传入方法名
// 因为该方法 = 无参，所以不需要传入参数
Method msetName1 = studentClass.getMethod("setName1");
// 通过Method对象调用setName1（）：需传入创建的实例
msetName1.invoke(mStudent);
// 3.2 通过Class对象获取方法setName2（）的Method对象:需传入方法名 & 参数类型
Method msetName2 = studentClass.getMethod("setName2", String.class);
// 通过Method对象调用setName2（）：需传入创建的实例 & 参数值
msetName2.invoke(mStudent, "Carson_Ho");
}
image.png
