Java反射机制详解

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。

1、关于Class

1、Class是一个类，一个描述类的类（也就是描述类本身），封装了描述方法的Method，描述字段的Filed，描述构造器的Constructor等属性
    2、对象照镜子后（反射）可以得到的信息：某个类的数据成员名、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。
    3、对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。
        一个 Class 对象包含了特定某个类的有关信息。
    4、Class 对象只能由系统建立对象
    5、一个类在 JVM 中只会有一个Class实例

package com.java.reflection;
public class Person {
String name;
private int age;
public Person() {
System.out.println("无参构造器");
}
public Person(String name, int age) {
System.out.println("有参构造器");
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}

2、反射机制获取类有三种方法

/**
* 反射机制获取类有三种方法
*/
@Test
public void testGetClass() throws ClassNotFoundException {
Class clazz = null;
//1 直接通过类名.Class的方式得到
clazz = Person.class;
System.out.println("通过类名: " + clazz);
//2 通过对象的getClass()方法获取,这个使用的少（一般是传的是Object，不知道是什么类型的时候才用）
Object obj = new Person();
clazz = obj.getClass();
System.out.println("通过getClass(): " + clazz);
//3 通过全类名获取，用的比较多，但可能抛出ClassNotFoundException异常
clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");
System.out.println("通过全类名获取: " + clazz);
}

通过类名: class com.java.reflection.Person
无参构造器
通过getClass(): class com.java.reflection.Person
通过全类名获取: class com.java.reflection.Person

3、利用newInstance创建对象：调用的类必须有无参的构造器

/**
* Class类的newInstance()方法，创建类的一个对象。
*/
@Test
public void testNewInstance()
throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");
//使用Class类的newInstance()方法创建类的一个对象
//实际调用的类的那个无参数的构造器（这就是为什么写的类的时候，要写一个无参数的构造器，就是给反射用的）
//一般的，一个类若声明了带参数的构造器，也要声明一个无参数的构造器
Object obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
}

无参构造器
Person{name='null', age=0}

4、ClassLoader类加载器

类加载器详解：http://blog.csdn.net/ochangwen/article/details/51473120

/**
* ClassLoader类装载器
*/
@Test
public void testClassLoader1() throws ClassNotFoundException, IOException {
//1、获取一个系统的类加载器
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println("系统的类加载器-->" + classLoader);
//2、获取系统类加载器的父类加载器(扩展类加载器（extensions classLoader）)
classLoader = classLoader.getParent();
System.out.println("扩展类加载器-->" + classLoader);
//3、获取扩展类加载器的父类加载器
//输出为Null,无法被Java程序直接引用
classLoader = classLoader.getParent();
System.out.println("启动类加载器-->" + classLoader);
//
//4、测试当前类由哪个类加载器进行加载 ,结果就是系统的类加载器
classLoader = Class.forName("com.java.reflection.Person").getClassLoader();
System.out.println("当前类由哪个类加载器进行加载-->"+classLoader);
//5、测试JDK提供的Object类由哪个类加载器负责加载的
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println("JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->" + classLoader);
}

系统的类加载器-->sun.misc.Launcher$AppClassLoader@43be2d65
扩展类加载器-->sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7a9664a1
启动类加载器-->null
当前类由哪个类加载器进行加载-->sun.misc.Launcher$AppClassLoader@43be2d65
JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->null

4.1、getResourceAsStream方法

@Test
public void testGetResourceAsStream() throws ClassNotFoundException, IOException {
// 这么写的话，文件需要放到src目录下
// InputStream in = new FileInputStream("test.properties");
//5、关于类加载器的一个主要方法
//调用getResourceAsStream 获取类路径下的文件对应的输入流
InputStream in = this.getClass().getClassLoader()
.getResourceAsStream("com/java/reflection/test.properties");
System.out.println("in: " +in);
Properties properties = new Properties();
properties.load(in);
String driverClass = properties.getProperty("dirver");
String jdbcUrl = properties.getProperty("jdbcUrl");
//中文可能会出现乱码，需要转换一下
String user = new String(properties.getProperty("user").getBytes("ISO-8859-1"), "UTF-8");
String password = properties.getProperty("password");
System.out.println("diverClass: "+driverClass);
System.out.println("user: " + user);
}

test.properties内容如下：

dirver=com.mysql.jdbc.Driver;
jdbcUrl=jdbc:mysql://192.168.42.108:3306/test
user=测试
password=993803

结果：

in: java.io.BufferedInputStream@2aca0115
diverClass: com.mysql.jdbc.Driver;
user: 测试

5、Method: 对应类中的方法

public class Person {
private String name;
private int age;
//新增一个私有方法
private void privateMthod(){
}
public Person() {
System.out.println("无参构造器");
}
public Person(String name, int age) {
System.out.println("有参构造器");
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
/**
*
* @param age 类型用Integer，不用int
*/
public void setName(String name , int age){
System.out.println("name: " + name);
System.out.println("age:"+ age);
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}

@Test
public void testMethod() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");
//1、得到clazz 对应的类中有哪些方法,不能获取private方法
Method[] methods =clazz.getMethods();
System.out.print(" getMethods: ");
for (Method method : methods){
System.out.print(method.getName() + ", ");
}
//2、获取所有的方法(且只获取当着类声明的方法，包括private方法）
Method[] methods2 = clazz.getDeclaredMethods();
System.out.print("\ngetDeclaredMethods: ");
for (Method method : methods2){
System.out.print(method.getName() + ", ");
}
//3、获取指定的方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数
System.out.println("\nmethod : " + method);
Method method2 = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class ,int.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数
System.out.println("method2: " + method2);
//4、执行方法！
Object obj = clazz.newInstance();
method2.invoke(obj, "changwen", 22);
}

getMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, wait, wait, wait, equals, hashCode, getClass, notify, notifyAll,
getDeclaredMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, privateMthod,
method : public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String)
method2: public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String,int)
无参构造器
name: changwen
age:22

6、invoke方法

public class PersonInvoke {
public PersonInvoke() {
}
private String method2() {
return "Person private String method2";
}
}

public class StudentInvoke extends PersonInvoke{
private void method1(Integer age) {
System.out.println("Student private void method1, age=:" +age);
}
}

获取当前类的父类定义的私有方法

/**
* 获取当前类的父类中定义的私有方法
* 直接调用getSuperclass()
*/
@Test
public void testGetSuperClass() throws Exception {
String className = "com.java.reflection.StudentInvoke";
Class clazz = Class.forName(className);
Class superClazz = clazz.getSuperclass();
System.out.println(superClazz);
//输出结果：class com.java.reflection.PersonInvoke
}

另一种写法

/**
* @param className 某个类的全类名
* @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法
* @param args 调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思
* @return 调用方法后的返回值
*/
public Object invoke(String className, String methodName, Object ... args) {
Object obj = null;
try {
obj = Class.forName(className).newInstance();
return invoke(obj, methodName, args);
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return invoke(null, methodName, args);
}
/**
* @param obj 方法执行的那个对象
* @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法,还可能是该方法在父类中定义的私有方法
* @param args 调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思
* @return 调用方法后的返回值
*/
public Object invoke(Object obj, String methodName, Object ... args) {
//1、获取Method对象
Class [] parameterTypes = new Class[args.length];
for (int i=0 ; i<args.length; i++){
parameterTypes[i] = args[i].getClass();
}
try {
//2、执行Method方法
Method method = getMethod(obj.getClass(), methodName,parameterTypes);
//通过反射执行private方法
method.setAccessible(true);
//3、返回方法的返回值
return method.invoke(obj,args);
} catch (Exception e) {
}
return null;
}
/**
* 获取clazz 的methodName 方法，该方法可能是私有方法，还可能是父类中的私有方法
*/
public Method getMethod(Class clazz, String methodName, Class ... parameterTypes) {
//注意这个循环里的内容！！！
for (; clazz != Object.class; clazz = clazz.getSuperclass()){
try {
return clazz.getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);
} catch (Exception e) { //这里要写Exception，不然会出错，应该是有部分异常没有捕获
}
}
return null;
}

测试：

@Test
public void testInvoke2() {
Object obj = new StudentInvoke();
invoke(obj, "method1", 10);
Object result = invoke(obj, "method2");
System.out.println(result);
}

private void method1,age:10
Person private String method2

7、Field字段

public class Person {
public String name;
private Integer age;
public Person() {
}
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}

/**
* Field: 封装了字段的信息
*/
@Test
public void testField() throws
ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");
//1、获取字段
//1.1 获取Field的数组,私有字段也能获取
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field: fields) {
System.out.print(field.getName() + ", ");
}
//1.2 获取指定名字的Field（如果是私有的，见下面的4)
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
System.out.println("\n获取指定Field名=: " + field.getName());
Person person = new Person("ABC", 12);
//2、获取指定对象的Field的值
Object val = field.get(person);
System.out.println("获取指定对象字段'name'的Field的值=： " + val);
//3、设置指定对象的Field的值
field.set(person, "changwen2");
System.out.println("设置指定对象字段'name'的Field的值=: " + person.name);
//4、若该字段是私有的，需要调用setAccessible(true)方法
Field field2 = clazz.getDeclaredField("age");
field2.setAccessible(true);
System.out.println("获取指定私有字段名=: " + field2.getName());
}

name, age,
获取指定Field名=: name
获取指定对象字段'name'的Field的值=： ABC
设置指定对象字段'name'的Field的值=: changwen2
获取指定私有字段名=: age

/**
* 一个实例：
* 反射获取一个继承Person2的Student类
* 设置字段"age"=20(该字段可能为私有，可能在其父类中）
*/
@Test
public void testClassField() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
String className = "com.java.reflection.Student";
String fieldName = "age"; //可能为私有，可能在其父类中
Object val = 20;
//创建className 对应类的对象，并为其fieldName赋值为val
Class clazz = Class.forName(className);
Field field = null;
for (Class clazz2 = clazz; clazz2 != Object.class; clazz2 = clazz2.getSuperclass()){
try {
field = clazz2.getDeclaredField(fieldName);
} catch (Exception e) {
}
}
Object obj = clazz.newInstance();
assert field != null;
field.setAccessible(true);
field.set(obj, val);
Student stu = (Student) obj;
System.out.println("age = " + stu.getAge());
}

8、构造器(Constructor)

/**
* 构造器：开发用的比较少
*/
@Test
public void testConstructor() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
String className = "com.java.reflection.Person";
Class<Person> clazz = (Class<Person>) Class.forName(className);
//1.获取Constructor对象
Constructor<Person>[] constructors =
(Constructor<Person>[]) Class.forName(className).getConstructors();
for (Constructor<Person> constructor: constructors) {
System.out.println(constructor);
}
Constructor<Person> constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);
System.out.println("指定的-->" + constructor);
//2.调用构造器的newInstance()方法创建对象
Object obj= constructor.newInstance("changwen", 11);
}

public com.java.reflection.Person()
public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
指定的-->public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)

9、注解(Annotation)

•从 JDK5.0 开始,Java 增加了对元数据(MetaData)的支持,也就是Annotation(注释)

•Annotation其实就是代码里的特殊标记,这些标记可以在编译,类加载, 运行时被读取,并执行相应的处理.通过使用Annotation,程序员可以在不改变原有逻辑的情况下,在源文件中嵌入一些补充信息.

•Annotation 可以像修饰符一样被使用,可用于修饰包,类,构造器, 方法,成员变量, 参数,局部变量的声明,这些信息被保存在Annotation的 “name=value”对中.

•Annotation能被用来为程序元素(类,方法,成员变量等)设置元数据

基本的 Annotation

•使用 Annotation时要在其前面增加@符号,并把该Annotation 当成一个修饰符使用.用于修饰它支持的程序元素

•三个基本的Annotation:

–@Override:限定重写父类方法,该注释只能用于方法

–@Deprecated:用于表示某个程序元素(类,方法等)已过时

–@SuppressWarnings:抑制编译器警告.

自定义 Annotation

•定义新的 Annotation类型使用@interface关键字

•Annotation 的成员变量在Annotation 定义中以无参数方法的形式来声明.其方法名和返回值定义了该成员的名字和类型.

•可以在定义Annotation的成员变量时为其指定初始值,指定成员变量的初始值可使用default关键字

•没有成员定义的Annotation称为标记;包含成员变量的Annotation称为元数据Annotation

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时检验
@Target(value = {ElementType.METHOD}) //作用在方法上
public @interface AgeValidator {
int min();
int max();
}

/**
* 通过反射才能获取注解
*/
@Test
public void testAnnotation() throws Exception {
//这样的方式不能使用注解
Person3 person3 = new Person3();
person3.setAge(10);*/
String className = "com.java.reflection.Person3";
Class clazz = Class.forName(className);
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("setAge",Integer.class);
int val =40;
//获取注解
Annotation annotation = method.getAnnotation(AgeValidator.class);
if (annotation != null){
if (annotation instanceof AgeValidator){
AgeValidator ageValidator = (AgeValidator) annotation;
if (val< ageValidator.min() || val>ageValidator.max()){
throw new RuntimeException("数值超出范围");
}
}
}
method.invoke(obj, val);
System.out.println(obj);
}

提取 Annotation信息

•JDK5.0 在 java.lang.reflect包下新增了 AnnotatedElement接口,该接口代表程序中可以接受注释的程序元素

•当一个 Annotation类型被定义为运行时Annotation后,该注释才是运行时可见,当 class文件被载入时保存在 class文件中的 Annotation才会被虚拟机读取

•程序可以调用AnnotationElement对象的如下方法来访问 Annotation信息

–获取 Annotation实例：

•getAnnotation(Class<T> annotationClass)

•getDeclaredAnnotations()

•getParameterAnnotations()

JDK 的元Annotation

•JDK 的元Annotation 用于修饰其他Annotation 定义

•@Retention:只能用于修饰一个 Annotation定义,用于指定该 Annotation可以保留多长时间,@Rentention包含一个RetentionPolicy类型的成员变量,使用 @Rentention时必须为该 value成员变量指定值:

–RetentionPolicy.CLASS:编译器将把注释记录在 class文件中.当运行 Java程序时,JVM 不会保留注释.这是默认值

–RetentionPolicy.RUNTIME:编译器将把注释记录在class文件中. 当运行 Java 程序时, JVM 会保留注释. 程序可以通过反射获取该注释

–RetentionPolicy.SOURCE:编译器直接丢弃这种策略的注释

•@Target: 用于修饰Annotation 定义,用于指定被修饰的 Annotation能用于修饰哪些程序元素.@Target 也包含一个名为 value的成员变量.

•@Documented:用于指定被该元 Annotation修饰的 Annotation类将被 javadoc工具提取成文档.

•@Inherited:被它修饰的 Annotation将具有继承性.如果某个类使用了被@Inherited 修饰的Annotation, 则其子类将自动具有该注释