JAVA反射

java反射机制

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。

反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象

public class Reflex {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 获取Class对象的三种方式:
         * 1.Object ——> getClass();
         * 2.任何数据类型(包括基本数据类型)都有一个“静态”的class属性
         * 3.通过Class类的静态方法:forName(String className)(常用)
         */

        //第一种方式获取Class对象
        Student student = new Student();
        Class stuClass = student.getClass();
        System.out.println(stuClass.getName());

        //第二种方式获取Class对象
        Class s = Student.class;
        System.out.println(s == stuClass);

        //第三种方式获取Class对象
        try {
            Class s1 = Class.forName("com.saliai.red_packet.dto.Student");

            System.out.println(s1 == s );
        }catch (ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

创建一个Student类进行反射常用方法演示

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    //(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);
    }

    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;
    }
}

调用方法:

获取构造方法:

1).批量的方法:

public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)

2).获取单个的方法

public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;

测试代码示例:

import java.lang.reflect.Constructor;

public class Reflex {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
         * 1.获取构造方法:
         * 1).批量的方法:
         * public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
         * public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
         * 2).获取单个的方法,并调用:
         * public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
         * public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;
         *
         * 调用构造方法:
         * Constructor-->newInstance(Object... initargs)
         * 使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例,并用指定的初始化参数初始化该实例。
         * 它的返回值是T类型,所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象。并为之调用
         */
        try {
            Class clazz = Class.forName("com.saliai.red_packet.dto.Student");
            System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
            Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
            for (Constructor c:constructors) {
                System.out.println(c);
            }

            System.out.println("************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************");
            constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor c:constructors) {
                System.out.println(c);
            }


            System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
            Constructor constructor = 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。
            System.out.println("constructor = " + constructor);
            //调用构造方法
            Object obj = constructor.newInstance();
            // System.out.println("obj = " + obj);
            // Student stu = (Student)obj;
            System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
            constructor = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
            System.out.println(constructor);
            //调用构造方法  //暴力访问(忽略掉访问修饰符)
            constructor.setAccessible(true);
            obj = constructor.newInstance('男');

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果:

**********************所有公有构造方法*********************************
public com.saliai.red_packet.dto.Student(java.lang.String,int)
public com.saliai.red_packet.dto.Student()
public com.saliai.red_packet.dto.Student(char)
************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************
private com.saliai.red_packet.dto.Student(int)
protected com.saliai.red_packet.dto.Student(boolean)
public com.saliai.red_packet.dto.Student(java.lang.String,int)
com.saliai.red_packet.dto.Student(java.lang.String)
public com.saliai.red_packet.dto.Student()
public com.saliai.red_packet.dto.Student(char)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
constructor = public com.saliai.red_packet.dto.Student()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法,并调用*******************************
public com.saliai.red_packet.dto.Student(char)
姓名:男

获取成员变量并调用

public class Student {
    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 + '\'' +
                '}';
    }
}

测试类:

public class Reflex {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 获取成员变量并调用:
         *
         * 1.批量的
         * 1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
         * 2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;
         * 2.获取单个的:
         * 1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段;
         * 2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
         *
         * 设置字段的值:
         * Field --> public void set(Object obj,Object value):
         * 参数说明:
         * 1.obj:要设置的字段所在的对象;
         * 2.value:要为字段设置的值;
         *
         */
        try {
            Class stuClass = Class.forName("com.saliai.red_packet.dto.Student");
            //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 obj = stuClass.getConstructor().newInstance(); //产生Student对象--》Student stu = new Student();
            //为字段设置值
            f.set(obj, "刘华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
            //验证
            Student stu = (Student)obj;
            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(obj, "18888888888");
            System.out.println("验证电话:" + stu);

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果:

************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************
public java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.name
protected int com.saliai.red_packet.dto.Student.age
char com.saliai.red_packet.dto.Student.sex
private java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.phoneNum
*************获取公有字段**并调用***********************************
public java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.name
验证姓名:刘华
**************获取私有字段****并调用********************************
private java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.phoneNum
验证电话:Student{name='刘德华', age=0, sex= , phoneNum='18888888888'}

获取成员方法并调用

public class Student {
    //**************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";
    }
}

测试类:

public class Reflex {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 获取成员方法并调用:
         *
         * 1.批量的:
         * public Method[] getMethods():获取所有"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类)
         * public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法,包括私有的(不包括继承的)
         * 2.获取单个的:
         * public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
         * 参数:
         * name : 方法名;
         * Class ... : 形参的Class类型对象
         * public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
         *
         * 调用方法:
         * Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
         * 参数说明:
         * obj : 要调用方法的对象;
         * args:调用方式时所传递的实参;
         */
        try {
            Class stuClass = Class.forName("com.saliai.red_packet.dto.Student");
            //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 obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
            m.invoke(obj, "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(obj, 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
            System.out.println("返回值:" + result);

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果:

***************获取所有的”公有“方法*******************
public void com.saliai.red_packet.dto.Student.show1(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public java.lang.String java.lang.Object.toString()
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法,包括私有的*******************
protected void com.saliai.red_packet.dto.Student.show2()
void com.saliai.red_packet.dto.Student.show3()
public void com.saliai.red_packet.dto.Student.show1(java.lang.String)
private java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.show4(int)
***************获取公有的show1()方法*******************
public void com.saliai.red_packet.dto.Student.show1(java.lang.String)
调用了:公有的,String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String com.saliai.red_packet.dto.Student.show4(int)
调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = 20
返回值:abcd

 

<think>好的,用户想了解Java反射,我得好好整理一下相关知识。首先,反射Java的高级特性,允许程序在运行时检查或修改行为。得从基本概念讲起,比如Class对象,这是反射的核心。然后要解释如何获取Class实例,三种方式:.class、getClass()、Class.forName()。 接下来是具体应用场景,比如动态加载类、获取方法、构造实例、访问字段等。需要举例说明,比如Class.forName("java.util.ArrayList"),还有getMethod()和invoke()的使用。可能用户对实际应用比较感兴趣,所以得举一些实际的例子,比如框架中使用反射的例子,比如Spring的依赖注入。 还要提到反射的优缺点,性能问题,安全性限制,以及如何绕过访问检查,比如setAccessible(true)。这里需要注意说明使用反射可能带来的问题,比如破坏封装性,安全风险等,让用户有全面的认识。 结构方面,按照用户的要求,分步骤解释,先定义,再核心类,然后使用步骤,接着应用场景,最后优缺点。确保每个部分都有清晰的标题,使用中文,行内公式用$符号,比如加载类时的Class.forName("ClassName")可能需要用代码块表示,但用户要求的是数学表达式,可能这里不需要。不过要注意LaTeX的正确使用,如果有数学相关的内容,比如泛型中的类型参数,可能需要用$T$来表示,但Java反射中可能不涉及太多数学公式,所以可能主要用代码示例。 需要检查是否符合系统级指令,特别是格式要求。行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,但Java反射内容可能较少涉及数学表达式,所以可能主要用代码块或者文字描述。不过如果有涉及的地方,比如方法参数类型,可能需要用代码格式而不是LaTeX,这点需要注意。用户可能希望看到具体的Java代码示例,但根据系统指令,可能需要避免使用代码块,而是用文字描述,或者用引号括起来? 不过用户给的例子中有类似$(a+b)^2$这样的公式,所以如果回答中有类似需要表达数学内容的地方,要用LaTeX。但Java反射主要涉及类、方法、字段等,可能不需要太多数学公式。所以可能主要用文字描述,结构清晰,分点列出。 可能用户是Java初学者,或者想深入了解反射机制,应用在框架或动态代理中。所以需要由浅入深,先讲是什么,再讲怎么用,最后讲注意事项。确保步骤清晰,帮助用户逐步理解。同时要提醒反射的适用场景和潜在问题,避免滥用。 总结一下,回答的结构应该是: 1. 反射的定义和作用 2. 核心类:Class, Field, Method, Constructor 3. 使用步骤:获取Class对象、创建实例、访问字段、调用方法 4. 应用场景:动态代理、框架、IDE等 5. 优缺点:灵活性 vs 性能和安全 需要确保每个部分都有例子,比如获取Class对象的三种方式,调用私有方法的过程,以及如何修改私有字段。同时要提到反射在常见框架中的应用,比如Spring和Hibernate,让用户明白其实际价值。 最后检查是否符合所有系统指令,特别是LaTeX的使用,但可能在这题中用得不多。如果有代码示例,可能需要用代码块,但根据用户的系统指令,可能要求使用$...$,但代码部分可能更适合用文字描述。或者用户允许代码块?需要看系统指令,用户可见层第一条要求结构清晰,帮助解决问题,所以可能需要适当使用代码示例,但根据系统级指令,可能要用行内代码用$...$,但不太确定。可能用户希望用更自然的中文描述,而代码部分用引号或斜体,但最好确认。 根据用户给的例子,比如用户提到$( \int_{-\pi}^{\pi} \cos(nx)\sin(mx)dx = 0 $,这说明数学公式需要用LaTeX,但代码示例可能不需要,所以可能分开处理。Java反射中的类名和方法名可以用引号括起来,如`Class.forName("java.lang.String")`,但根据系统指令,是否要处理成LaTeX?可能不需要,直接使用反引号或普通文字。不过用户没有明确说明代码的格式,所以可能按照常规方式处理,用文字描述,避免使用代码块,而用行内说明。 总之,整理好结构,分点说明,确保涵盖核心概念、使用方法和注意事项,让用户能够全面理解Java反射的机制和应用。</think>以下是对Java反射的逐步解释: # Java反射机制详解 ## 一、基本定义 Java反射(Reflection)是$JVM$在运行时动态**检查/修改**类信息和对象行为的机制。通过`java.lang.reflect`包中的类实现,允许程序: 1. 获取任意类的$Class$对象 2. 分析类的字段/方法/构造器 3. 动态创建对象实例 4. 调用方法或修改字段值 ## 二、核心组件 | 类名 | 功能描述 | |--------------------|---------------------------------| | `Class` | 表示正在运行的Java类或接口 | | `Field` | 提供类/接口的字段信息及访问权限 | | `Method` | 提供类/接口的方法信息及调用能力 | | `Constructor` | 提供类的构造器信息及实例化能力 | | `Array` | 动态创建和访问数组的静态方法 | ## 三、使用步骤 ### 步骤1:获取Class对象 ```java // 方式1:通过类字面常量 Class<?> strClass = String.class; // 方式2:通过对象实例 String s = "test"; Class<?> cls1 = s.getClass(); // 方式3:动态加载类 Class<?> arrayListClass = Class.forName("java.util.ArrayList"); ``` ### 步骤2:实例化对象 ```java Constructor<?> constructor = strClass.getConstructor(String.class); Object strInstance = constructor.newInstance("Hello Reflection"); ``` ### 步骤3:访问字段 ```java Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); Field nameField = cls.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); // 突破私有访问限制 nameField.set(obj, "newValue"); ``` ### 步骤4:调用方法 ```java Method method = cls.getMethod("methodName", String.class, int.class); Object result = method.invoke(obj, "param1", 123); ``` ## 四、典型应用场景 1. **动态代理**:`Proxy.newProxyInstance()`创建接口代理 $$动态代理类 = 原始类功能 + 增强逻辑$$ 2. **框架开发**: - Spring的依赖注入(通过反射创建Bean) - Hibernate的实体映射(解析注解配置) 3. **IDE功能**: - 代码自动补全 - 调试器的变量查看 4. **序列化工具**:Jackson/GSON通过反射获取字段信息 ## 五、优缺点分析 ✓ **优势**: - 实现高度灵活的代码(如插件系统) - 支持运行时类型检查 - 突破封装访问私有成员 ✗ **缺陷**: - 性能开销(比直接调用慢$10^{1}$~$10^{2}$倍) - 破坏封装性导致安全隐患 - 绕过泛型类型检查(可能引发`ClassCastException`) ## 六、性能优化建议 1. 缓存重复使用的$Class/Method$对象 2. 优先使用`setAccessible(true)`代替重复访问检查 3. 对高频调用使用`MethodHandle`(Java 7+) > **重要限制**:在模块化系统(Java 9+)中,需要明确授予反射访问权限(`opens`指令) 此机制为Java带来动态特性,但需严格遵循**最小使用原则**,仅在必要时选择反射方案。
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