Java反射详解

反射，是Java中非常重要的一个功能，如果没有反射，可以说很多框架都难以实现。

什么是反射？说白了就是可以通过Java代码获取装载到方法区的类信息的手段。

当装载一个类时，会在方法区产生一个数据结构，该结构中包含着装载的类的相关信息。字节码可以看成是数据流，那么方法区的这种数据结构可以说是字节码数据流的结构化表现。装载的最终产物就是java.lang.Class类的一个对象，它是Java程序与方法区内部数据结构之间的接口。
那么，我们能通过这个接口访问内部数据结构的哪些信息呢？接下来介绍关于反射常用的一些内容。反射的大部分方法大都与安全管理器有关，本文忽略此部分。

假设有以下代码（一个简单的文章管理代码）

package com.ticmy.reflect;    /**  * 文章管理接口  * @author Administrator  */ public interface ArticleInterface {     publicvoid del(longid) throws Exception;     publicvoid add(String content)throws Exception;     publicvoid modify(longid, String content) throwsException; }

一个简单实现

package com.ticmy.reflect;    import java.util.Map; import java.util.Random; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;    public class ArticleManage implementsArticleInterface {     privatefinal Map<Long, String> articles;     privateboolean needCheck;     privatefinal AtomicLong idIncr =new AtomicLong(1);     publicArticleManage(booleanneedCheck) {         System.out.println("带参数的构造方法");         this.needCheck = needCheck;         articles =new ConcurrentHashMap<Long, String>();     }        publicArticleManage() {         System.out.println("默认构造方法");         this.needCheck =true;         articles =new ConcurrentHashMap<Long, String>();     }        publicvoid del(longid) throws Exception {         System.out.println("删除文章");         articles.remove(id);     }        publicvoid add(String content)throws Exception {         if((!isNeedCheck()) || checkContent()) {             System.out.println("添加文章");             articles.put(idIncr.getAndIncrement(), content);         }     }        publicvoid modify(longid, String content) throwsException {         if((!isNeedCheck()) || checkContent()) {             System.out.println("修改文章内容");             articles.put(id, content);         }     }        publicboolean checkContent()throws Exception {         System.out.println("检查文章内容");         Random random =new Random();         intvalue = random.nextInt(100);         if(value <20) {             //20%概率失败             thrownew Exception("文章内容不合法");         }         returntrue;     }        publicboolean isNeedCheck() {         returnneedCheck;     } }

1、生成一个ArticleInterface实现类的一个对象。

package com.ticmy.reflect; public class Test {     publicstatic void main(String[] args) throws Exception {         ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage")                 .newInstance();         inst.add("this is a short article");     } }

我们可能有以上代码来生成一个ArticleManage的实例。如果以前没接触过反射，肯定会纳闷，这里完全可以用ArticleInterface inst = new ArticleManage();这句来取代反射，用反射来创建对象的意义何在。如果在写这段代码的时候，已经知道要new ArticleManage了，可能确实意义不大。但假如在写代码的时候还不知道com.ticmy.reflect.ArticleManage的存在呢或者压根就是留给二次开发的人去做的呢？可能需要一个配置，里面配置着ArticleInterface实现类的全限定名，而此时在不知道其实现类的情况下，可以用上述方式来创建类的对象了。就好像写spring的那些人，他们根本不知道你要注入的对象类型，无论如何他们也无法在代码中使用new的，反射就能很好的解决这个问题。
上面的代码运行后会发现，newInstance调用后使用的是ArticleManage的默认构造方法，那么该如何使用带boolean参数的构造方法呢？这就是下面要说的内容。

2、获取类的构造方法。
Class类中有几个方法可以用来获取构造方法，getConstructors()、getConstructor(Class… parameterTypes)以及getDeclaredConstructors()、getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes)。其中含有Declared的表示获取所有的构造方法，不管其是private，protected，public还是包内可见的。Class中还有其它带来Declared的方法，其情况跟这里类似。而不带Declared的，表示获取的是声明为public的内容。再看参数情况，不带参数的表示获取所有能获取的构造方法（getConstructors获取所有public的构造方法，getDeclaredConstructors获取所有声明的构造方法），而带参数的表示构造方法的参数类型。我们在例子中声明的都是public构造方法，想要调的是带boolean参数的构造方法，因此我们可以用如下方式实现：

package com.ticmy.reflect; import java.lang.reflect.Constructor; public class Test {     publicstatic void main(String[] args) throws Exception {         Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");         Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(boolean.class);         ArticleInterface inst = (ArticleInterface)constructor.newInstance(false);         inst.add("this is a short article");     } }

Constructor里也有newInstance方法，如果构造方法有参数，就按构造方法声明的顺序将参数传进去；如果没有，则可以不传参数。

3、访问类中的字段
可以通过Class中的getFields()、getField(String name)以及getDeclaredFields()、getDeclaredField(String name)来访问类的字段。方法名中带Declared与不带Declared的含义同构造方法。假如现在想改变private类型的needCheck的值，可以用getDeclaredField(String name)方法先获取字段对象，再修改其值：

package com.ticmy.reflect; import java.lang.reflect.Field; public class Test {     publicstatic void main(String[] args) throws Exception {         Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");         ArticleInterface inst = (ArticleInterface)clazz.newInstance();         Field field = clazz.getDeclaredField("needCheck");         field.setAccessible(true);         field.setBoolean(inst,false);         inst.add("this is a short article");     } }

获取到Field对象后，通过调用其setBoolean方法修改其值。其第一个参数为想要改变字段值的对象，若是static字段，该参数可为null；如果字段为其它类型，可以调用Field类的其它setXXX方法来修改。注意到代码中有一句field.setAccessible(true)，如果没有这句会报以下错误，不允许修改private变量的值，将其设置为true，就允许改变了：
Exception in thread “main” java.lang.IllegalAccessException: Class com.ticmy.reflect.Test can not access a member of class com.ticmy.reflect.ArticleManage with modifiers “private”

4、访问类中的方法
Class类中提供了getMethods()、getMethod(String name, Class… parameterTypes)以及getDeclaredMethods()、getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes)，其情况类似于构造方法，毋庸多言。需要说的是其带参数的方法，第一个参数是方法名，后面是对应方法的参数类型。假如这里要调用modify方法，可以先通过getMethod(String name, Class… parameterTypes)获得对应的Method对象，然后通过invoke调用：

package com.ticmy.reflect; import java.lang.reflect.Method; public class Test {     publicstatic void main(String[] args) throws Exception {         Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");         ArticleInterface inst = (ArticleInterface)clazz.newInstance();         Method method = clazz.getMethod("modify",long.class, String.class);         method.invoke(inst,3, "this is a short article");     } }

invoke的第一个参数表示调用的是哪个对象的modify方法，后面是ArticleInterface接口中modify方法按声明顺序排列的实际参数。

5、上述内容是关于反射中常用的一些方法和用法，更多功能参见java.lang.Class,java.lang.reflect.Method、java.lang.reflect.Field、java.lang.reflect.Constructor等类的JAVA API说明。

6、反射和动态代理的结合。
动态代理用于创建动态代理类，这些类不需要以java class文件的形式存在。动态代理相关的类为：java.lang.reflect.Proxy。可以通过其newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)方法创建一个代理类，其中，loader为定义代理类的类加载器，interfaces为生成的代理类要实现的接口列表，h为指派方法调用的调用处理程序。在ArticleManage示例类中，add和modify方法中都有if((!needCheck) || checkContent())的判断，或许还有更多方法需要这种判断，在每个方法里都写这样的判断实在是太麻烦，动态代理+方法反射调用就可以帮我们解脱痛苦：
现在将ArticleManage实现中的if判断删除：

package com.ticmy.reflect;    import java.util.Map; import java.util.Random; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;    public class ArticleManage implementsArticleInterface {     privatefinal Map<Long, String> articles;     privateboolean needCheck;     privatefinal AtomicLong idIncr =new AtomicLong(1);     publicArticleManage(booleanneedCheck) {         System.out.println("带参数的构造方法");         this.needCheck = needCheck;         articles =new ConcurrentHashMap<Long, String>();     }        publicArticleManage() {         System.out.println("默认构造方法");         this.needCheck =true;         articles =new ConcurrentHashMap<Long, String>();     }        publicvoid del(longid) throws Exception {         System.out.println("删除文章");         articles.remove(id);     }        publicvoid add(String content)throws Exception {         System.out.println("添加文章");         articles.put(idIncr.getAndIncrement(), content);     }        publicvoid modify(longid, String content) throwsException {         System.out.println("修改文章内容");         articles.put(id, content);     }        publicboolean checkContent()throws Exception {         System.out.println("检查文章内容");         Random random =new Random();         intvalue = random.nextInt(100);         if(value <20) {             //20%概率失败             thrownew Exception("文章内容不合法");         }         returntrue;     }        publicboolean isNeedCheck() {         returnneedCheck;     } } 通过动态代理为其加上判断功能 package com.ticmy.reflect;    import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy;    public class Test {     public static void main(String[] args) throws Exception {         ArticleManage delegationObj = new ArticleManage();            ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Proxy.newProxyInstance(                 ArticleInterface.class.getClassLoader(),                 new Class[]{ArticleInterface.class},                 new ArticleManageInvocationHandler(delegationObj));         inst.add("this is a short article");        }        static class ArticleManageInvocationHandler implements InvocationHandler {         private ArticleManage delegationObj;         public ArticleManageInvocationHandler(ArticleManage delegationObj) {             this.delegationObj = delegationObj;         }         public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Exception {             String methodName = method.getName();             Object ret = null;             long start = System.currentTimeMillis();                if(methodName.equals("add")) {                 ret = method.invoke(delegationObj, args);             } else {                 if((!delegationObj.isNeedCheck()) || delegationObj.checkContent()) {                     ret = method.invoke(delegationObj, args);                 }             }             long end = System.currentTimeMillis();             System.out.println("[方法调用][" + methodName + "]耗时:" + (end - start) + "ms");             return ret;         }     } } 看这部分 ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Proxy.newProxyInstance(         ArticleInterface.class.getClassLoader(),         new Class[]{ArticleInterface.class},         new ArticleManageInvocationHandler(delegationObj)); 让生成的代理类实现ArticleInterface接口，这样就可以将newProxyInstance的对象强制转换成ArticleInterface类型了。在InvocationHandler中，可以看到其invoke方法参数中有个Method，这个Method对象是代理接口中的那些方法，例如这里将其强制转换成ArticleInterface后，假设调用了add方法，InvocationHandler中invoke方法的method就相当于ArticleInterface.class.getMethod(“add”, String.class)。在这个例子中，当调用inst的方法时，就会自动去调用ArticleManageInvocationHandler中的invoke方法。invoke方法的第三个参数，就是调用inst中方法时传的参数。invoke方法的第一个参数即为生成的代理类对象本身，很多时候这个参数用处不大。 既然调用inst的方法时会调用这个invoke方法，那就可以在里面做一些事情了。像上面在调用实际方法之前给其加了判断，为整个方法调用计时等等，有没有种面向切面的感觉？ 这是很常用的一种编程模式，如在现实中很多操作需要验证用户是否已经登录，那么就可以通过这种方式来做。如果用了spring，可以使用spring的AOP来做，道理是类似的。