• 什么是反射?

    • 反射就是Reflection,Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。
    • 反射是为了解决在运行期,对某个实例一无所知的情况下,如何调用其方法。
    • JAVA反射机制是在运行状态中,对于任何一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任何一个对象,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。
  • Class类
    • class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时,将其加载进内存。每加载一种class,JVM就为其创建一个Class类型的实例,并关联起来。注意:这里的Class类型是一个名叫Classclass

      public final class Class {
      private Class() {}
      }

      String类为例,当JVM加载String类时,它首先读取String.class文件到内存,然后,为String类创建一个Class实例并关联起来。

      Class cls = new Class(String);

      查看JDK源码,可以发现Class类的构造方法是private,只有JVM能创建Class实例,我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型(classinterface)。一个Class实例包含了该class的所有完整信息。

      ┌───────────────────────────┐
      │ Class Instance │──────> String
      ├───────────────────────────┤
      │name = "java.lang.String" │
      └───────────────────────────┘
      ┌───────────────────────────┐
      │ Class Instance │──────> Random
      ├───────────────────────────┤
      │name = "java.util.Random" │
      └───────────────────────────┘
      ┌───────────────────────────┐
      │ Class Instance │──────> Runnable
      ├───────────────────────────┤
      │name = "java.lang.Runnable"│
      └───────────────────────────┘
      ┌───────────────────────────┐
      │ Class Instance │──────> String
      ├───────────────────────────┤
      │name = "java.lang.String" │
      ├───────────────────────────┤
      │package = "java.lang" │
      ├───────────────────────────┤
      │super = "java.lang.Object" │
      ├───────────────────────────┤
      │interface = CharSequence...│
      ├───────────────────────────┤
      │field = value[],hash,... │
      ├───────────────────────────┤
      │method = indexOf()... │
      └───────────────────────────┘
    • JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例,并在实例中保存了该class的所有信息,包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等,因此,如果获取了某个Class实例,我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射(Reflection)。

    • 获取一个classClass实例,有三个方法。
      • 方法一:直接通过一个class的静态变量class获取。

        Class cls = String.class;
      • 如果有一个实例变量,可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取。

        String s = "Hello";
        Class cls = s.getClass();
      • 如果知道一个class的完整类名,可以通过静态方法Class.forName()获取。

        Class cls = Class.forName("java.lang.String");
    • Class实例在JVM中是唯一的,所以,上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例。
      Integer n = new Integer(123);
      
      boolean b1 = n instanceof Integer; // true,因为n是Integer类型
      boolean b2 = n instanceof Number; // true,因为n是Number类型的子类 boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true,因为n.getClass()返回Integer.class
      boolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false,因为Integer.class!=Number.class

      instanceof不但匹配指定类型,还匹配指定类型的子类。而用==判断class实例可以精确地判断数据类型,但不能作子类型比较。通常情况下,我们应该用instanceof判断数据类型,因为面向抽象编程的时候,我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class的时候,我们才使用==判断class实例。

    • Class实例获取获取的基本信息。
       1 public class Main {
      2 public static void main(String[] args) {
      3 printClassInfo("".getClass());
      4 printClassInfo(Runnable.class);
      5 printClassInfo(java.time.Month.class);
      6 printClassInfo(String[].class);
      7 printClassInfo(int.class);
      8 }
      9
      10 static void printClassInfo(Class cls) {
      11 System.out.println("Class name: " + cls.getName());
      12 System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
      13 if (cls.getPackage() != null) {
      14 System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
      15 }
      16 System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
      17 System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
      18 System.out.println("is array: " + cls.isArray());
      19 System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
      20 }
      21 }
    • 获取到了一个Class实例,可以通过该Class实例来创建对应类型的实例。
      // 获取String的Class实例:
      Class cls = String.class;
      // 创建一个String实例:
      String s = (String) cls.newInstance();

      上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例,它的局限是:只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法,或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。

    • 动态加载

      • JVM在执行Java程序的时候,并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存,而是第一次需要用到class时才加载。 

  • 访问字段
    • Class类提供了以下几个方法来获取字段:

      • Field getField(name):根据字段名获取某个public的field(包括父类)
      • Field getDeclaredField(name):根据字段名获取当前类的某个field(不包括父类)
      • Field[] getFields():获取所有public的field(包括父类)
      • Field[] getDeclaredFields():获取当前类的所有field(不包括父类)
         1 public class Main {
        2 public static void main(String[] args) throws Exception {
        3 Class stdClass = Student.class;
        4 // 获取public字段"score":
        5 System.out.println(stdClass.getField("score"));
        6 // 获取继承的public字段"name":
        7 System.out.println(stdClass.getField("name"));
        8 // 获取private字段"grade":
        9 System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));
        10 }
        11 }
        12
        13 class Student extends Person {
        14 public int score;
        15 private int grade;
        16 }
        17
        18 class Person {
        19 public String name;
        20 }
    • 一个Field对象包含了一个字段的所有信息:

      • getName():返回字段名称,例如,"name"
      • getType():返回字段类型,也是一个Class实例,例如,String.class
      • getModifiers():返回字段的修饰符,它是一个int,不同的bit表示不同的含义。
      • String类的value字段为例,它的定义是:

        public final class String {
        private final byte[] value;
        }

        用反射获取该字段的信息:

        Field f = String.class.getDeclaredField("value");
        f.getName(); // "value"
        f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
        int m = f.getModifiers();
        Modifier.isFinal(m); // true
        Modifier.isPublic(m); // false
        Modifier.isProtected(m); // false
        Modifier.isPrivate(m); // true
        Modifier.isStatic(m); // false
    • 获取字段值

      • 利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步,还可以拿到一个实例对应的该字段的值。例如,对于一个Person实例,可以先拿到name字段对应的Field,再获取这个实例的name字段的值。

         1 import java.lang.reflect.Field;
        2
        3 public class Main {
        4
        5 public static void main(String[] args) throws Exception {
        6 Object p = new Person("Xiao Ming");
        7 Class c = p.getClass();
        8 Field f = c.getDeclaredField("name");
        f.setAccessible(true);
        9 Object value = f.get(p);
        10 System.out.println(value); // "Xiao Ming"
        11 }
        12 }
        13
        14 class Person {
        15 private String name;
        16
        17 public Person(String name) {
        18 this.name = name;
        19 }
        20 }
        Object get​(Object obj)
         
         
        返回指定对象上此 字段表示的字段的值。
    • 设置字段值

      • 设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的,其中第一个Object参数是指定的实例,第二个Object参数是待修改的值。

         1 import java.lang.reflect.Field;
        2
        3 public class Main {
        4
        5 public static void main(String[] args) throws Exception {
        6 Person p = new Person("Xiao Ming");
        7 System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
        8 Class c = p.getClass();
        9 Field f = c.getDeclaredField("name");
        10 f.setAccessible(true);
        11 f.set(p, "Xiao Hong");
        12 System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
        13 }
        14 }
        15
        16 class Person {
        17 private String name;
        18
        19 public Person(String name) {
        20 this.name = name;
        21 }
        22
        23 public String getName() {
        24 return this.name;
        25 }
        26 }
    • Java的反射API提供的Field类封装了字段的所有信息:
      • 通过Class实例的方法可以获取Field实例:getField()getFields()getDeclaredField()getDeclaredFields()
      • 通过Field实例可以获取字段信息:getName()getType()getModifiers()
      • 通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段,如果存在访问限制,要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。
      • 通过反射读写字段是一种非常规方法,它会破坏对象的封装。
  • 调用方法
    • Class类提供了以下几个方法来获取Method

      • Method getMethod(name, Class...):获取某个publicMethod(包括父类)
      • Method getDeclaredMethod(name, Class...):获取当前类的某个Method(不包括父类)
      • Method[] getMethods():获取所有publicMethod(包括父类)
      • Method[] getDeclaredMethods():获取当前类的所有Method(不包括父类)
         1 public class Main {
        2 public static void main(String[] args) throws Exception {
        3 Class stdClass = Student.class;
        4 // 获取public方法getScore,参数为String:
        5 System.out.println(stdClass.getMethod("getScore", String.class));
        6 // 获取继承的public方法getName,无参数:
        7 System.out.println(stdClass.getMethod("getName"));
        8 // 获取private方法getGrade,参数为int:
        9 System.out.println(stdClass.getDeclaredMethod("getGrade", int.class));
        10 }
        11 }
        12
        13 class Student extends Person {
        14 public int getScore(String type) {
        15 return 99;
        16 }
        17 private int getGrade(int year) {
        18 return 1;
        19 }
        20 }
        21
        22 class Person {
        23 public String getName() {
        24 return "Person";
        25 }
        26 }
      • 一个Method对象包含一个方法的所有信息:

        • getName():返回方法名称,例如:"getScore"
        • getReturnType():返回方法返回值类型,也是一个Class实例,例如:String.class
        • getParameterTypes():返回方法的参数类型,是一个Class数组,例如:{String.class, int.class}
        • getModifiers():返回方法的修饰符,它是一个int,不同的bit表示不同的含义。
      • 如果用反射来调用substring方法。
         1 import java.lang.reflect.Method;
        2
        3 public class Main {
        4 public static void main(String[] args) throws Exception {
        5 // String对象:
        6 String s = "Hello world";
        7 // 获取String substring(int)方法,参数为int:
        8 Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
        9 // 在s对象上调用该方法并获取结果:
        10 String r = (String) m.invoke(s, 6);
        11 // 打印调用结果:
        12 System.out.println(r);
        13 }
        14 }

          

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