java基础——反射

2016-12-23 本文已影响321人陈晨_Fly

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；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。

Class类和java.lang.reflect类库一起对反射机制进行了支持，该类库包含了Field、Method以及Constructor类。下面就从这两大方面对反射进行介绍：

1. Class类

类作为程序的一部分，每个类都拥有一个Class对象。每当编写并编译一个新类，就会产生一个Class对象（保存在一个同名的.class文件中）。为了生成这个类的对象，jvm使用了类加载器系统。
所有的类都是在第一次使用时，动态加载到jvm中的。类加载器首先检查这个类的Class对象是否已经加载，未加载就会查找.class文件（本地或网络获取）。

1.1 Class类获取

以下三种方式均可以获取Class类：

return reportInfo;
Integer num = new Integer(123);
Class c1 = num.getClass();
Class c2 = Integer.class;
Class c3 = Class.forName("java.lang.Integer");
ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class cl4 = loader.loadClass("java.lang.Integer");

注意点

.class方式不会引起类的初始化，而Class.forName会引起对应类进行初始化。
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。

1.2 Class提供常用方法

getClassLoader() ：返回该类的类加载器
isArray() ：判断是否是数组
getName()：以 String 的形式返回此 Class 对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或 void）名称
newInstance()：可以创建该类的示例
同时提供了获取Constructor、Method和Field的方法，后续会详细说明

1.3 Class使用技巧

forName和newInstance结合起来使用，可以根据存储在字符串中的类名创建对象，例如：Object obj = Class.forName("xxxx").newInstance();
虚拟机为每种类型管理一个独一无二的Class对象。因此可以使用==操作符来比较类对象，例如：if(e.getClass() == Employee.class)

2. reflect包

reflect包中有三个类，Field，Method，Constructor，分别去描述类的域，方法，构造器。
通过Class类可以分别获取上述三个类的具体实例，下面进行分别讲述：

2.1 Field类

表示类的成员变量，其中一个成员变量对应一个Field对象。Class对象获取Field方法如下：

getFields()：获得类的public类型的属性
getDeclaredFields()：获得类的所有属性
getField(String name)：获取指定名称public类型属性
getDeclaredFields(String name)：获取指定名称属性

通过上述4种方法，我们可以获取指定的Field对象。通过Field对象我们可以实现以下常见功能：

String getName()：获取字段名
Class<?> getType() 和 Type getGenericType() ：获取类型和泛型
int getModifiers()：获取修饰
Object get(Object obj)：获取指定对象该字段对应值
void set(Object obj, Object value)：给指定对象的该段赋值

这里演示一下如何修改private的属性值：

修改private属性值

这里需要注意的是在赋值给private属性之前需要调用field.setAccessible(true)方法关闭对private属性访问检查。

2.2 Method类

表示类的成员方法，其中一个成员方法对应一个Method对象。Class对象获取Method方法与Filed类似如下：

getMethods()：获得类的public类型的方法
getDeclaredMethods()：获得类的所有方法
getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型，同时该方法为public的
getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：同上只是范围扩大到所有方法

同样获取Method对象以后，我们可以实现以下常见功能：

Class<?>[] getParameterTypes()：获取该方法的所有参数类型
Class<?> getReturnType()：获取该方法返回值
<T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass)：获取方法注解
Object invoke(Object obj, Object... args)执行该方法

同样这里演示如何执行一个private方法：

执行private方法

同样在执行private方法之前需要执行method.setAccessible(true)，关闭对private方法访问检查。

2.3 Constructor类

表示类的构造方法，其中一个构造方法对应一个Constructor对象。Class获取Constructor的方法如下：

getConstructors()：获得类的public类型的构造方法
getDeclaredConstructors()：获取所有构造方法
getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获得类的特定public构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。
getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：同上范围扩大到所有构造方法
同样获取Constructor对象以后，我们可以实现以下常见功能：

Class<?>[] getParameterTypes()：构造方法参数列表
T newInstance(Object ... initargs)：实例化对应类

接下来示例展示如何利用Constructor对象实例化对应类

Constructor实例化对象

2.4 反射与泛型

常见两种泛型使用场景：

声明一个需要被参数化（parameterizable）的类/接口，例如：class MyClass<T>
使用一个参数化类，例如：List<String> arrays;

2.4.1Type接口

在此之前我们需要介绍一下Type接口，Java编程语言中所有类型的公共父接口，这里所说的所有类型包括：
原始类型 (raw types)对应Class，参数化类型 (parameterizedtypes)对应ParameterizedType，数组类型 (array types)对应GenericArrayType，类型变量 (type variables)对应TypeVariable，基本数据类型(primitivetypes)仍然对应Class。

Class类实现了该接口，同时该接口的直接子接口包括以下4个：

ParameterizedType: 表示一种参数化的类型，比如Collection<String>
GenericArrayType: 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口
WildcardType: 代表一种通配符类型表达式

配合后面的反射内容重点介绍一下java.lang.reflect.ParameterizedType接口

含义：表示参数化类型比如：Map<String, Date>这种参数化类型
Type[] getActualTypeArguments()：获取参数化类型<>中的实际类型（注意对于多次嵌套，该方法只返回脱去最外层的<>以后剩下内容返回）
关于返回值是数组因为存在Map<String, Date>返回不止一种类型
为什么返回父接口，因为返回值多态性，对于ArrayList<ArrayList<Integer>>返回的是ArrayList<Integer>是ParameterizedType类型的，而对于ArrayList<E>返回的是E是TypeVariable类型，而对于对于ArrayList<E[]>返回的是E[]则对应的是GenericArrayType类型。
Type getRawType()：获取承载该泛型信息的对象，该类型表示<>前面的类型比如Map<String,String>，则返回Map

2.4.2参数化类型反射获取

讲述完Type相关内容以后，我们来看下Field、Method和Constructor相关类如何获取泛型参数或泛型返回值。这里我们以Method为例说明：

方法返回值参数化类型获取

在这个示例中我们重点关注一下method.getGenericReturnType()方法，返回返回值Type，查看jdk源码：

getGenericReturnType

getReturnType

观察代码可以发现在获取泛型返回是首先判断getGenericSignature()是否为空该函数是native的没找到相关资料，从名称推断是标识是否是泛型，在Field相关源码中也有出现。如果返回不问空则返回ParameterizedType类型，否则调用getReturnType返回Class<?>类型。
查看Field、Constructor相关代码可以看出相似使用方法：

Field类中属性类型 Class<?> getType()和Type getGenericType()
Method类中方法返回值类型Class<?> getReturnType() 和Type getGenericReturnType()
Method类中方法参数类型Class<?>[] getParameterTypes()和Type[] getGenericParameterTypes()
Constructor类中方法参数和Method中方法参数完全一致

最后，如果需要解析Field、Method、Constructor中泛型相关类型，使用步骤和给出示例类似：

调用相关Genric对应的方法
判断返回值instanceof ParameterizedType
步骤为true强制转换为ParameterizedType类型
后续调用getActualTypeArguments等方法获取真实参数

参考文档

http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/15433/
http://developer.51cto.com/art/201103/250028.htm
http://blog.csdn.net/benjaminzhang666/article/details/9838937