JAVA 反射机制详解

最新推荐文章于 2024-10-24 15:56:22 发布

heqianqiann

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分类专栏： Java 文章标签： java 对象语言 class 反射

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Thousa_Ho/article/details/70198870

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反射机制是什么

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。

反射机制能做什么

反射机制主要提供了以下功能：

在运行时判断任意一个对象所属的类；

在运行时构造任意一个类的对象；

在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法；

在运行时调用任意一个对象的方法；

生成动态代理。

反射机制的相关API

通过一个对象获得完整的包名和类名

package reflect;

/**
 * ReflectDemo1
 * 1. 通过一个对象获得完整的包名和类名
 * 2.实例化Class类对象
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过一个对象获得完整的包名和类名
        ReflectDemo1 reflectDemo1 = new ReflectDemo1();
        System.out.println(reflectDemo1.getClass().getName());
        //实例化Class类对象
        Class<?> class1 = null;
        Class<?> class2 = null;
        Class<?> class3 = null;
        class1 = Class.forName("reflect.ReflectDemo1");// 一般采用这种形式
        class2 = new ReflectDemo1().getClass();
        class3 = ReflectDemo1.class;
        System.out.println("类名称   " + class1.getName());
        System.out.println("类名称   " + class2.getName());
        System.out.println("类名称   " + class3.getName());
    }
}

获取一个对象的父类与实现的接口

package reflect;

import java.io.Serializable;

/**
 * ReflectDemo2
 * 获取一个对象的父类与实现的接口
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo2 implements Serializable,Runnable{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> class1 = Class.forName("reflect.ReflectDemo2");
        //获得父类
        Class<?> parent = class1.getSuperclass();
        System.out.println("Parent:"+parent.getName());
        //获得实现的接口
        Class<?>[] interfaces = class1.getInterfaces();
        System.out.println("Interfaces: ");
        for (Class<?> cl:interfaces){
            System.out.println(cl.getName());
        }
    }

    @Override
    public void run() {

    }
}

通过反射机制实例化一个类的对象

package reflect;

import reflect.entity.User;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

/**
 * ReflectDemo3
 * 通过反射机制实例化一个类的对象
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("reflect.entity.User");
        // 1.实例化[默认]构造方法，调用set赋值
        User user = (User) class1.newInstance();
        user.setName("heqianqian");
        user.setAge(20);
        System.out.println(user);
        //2.获取所有构造函数
        Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
        for (int i=0;i<cons.length;i++){
            Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
            System.out.print("cons["+i+"](");
            for (int j=0;j<clazzs.length;j++){
                if (j==clazzs.length-1){
                    System.out.print(clazzs[j].getName());
                }else{
                    System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
                }
            }
            System.out.println(")");
        }
        user = (User) cons[0].newInstance(20,"Lucy");
        System.out.println(user);
        user = (User) cons[1].newInstance("Tom");
        System.out.println(user);
    }
}

获取某个类的全部属性

package reflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;

/**
 * ReflectDemo4
 * 获取某个类的全部属性
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo4 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = Class.forName("reflect.entity.User");
        System.out.println("===============本类属性===============");
        // 取得本类的全部属性
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        showField(fields);
        // 取得实现的接口或者父类的属性
        System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
        Field[] fields1 = clazz.getFields();
        showField(fields1);
    }

    private static void showField(Field[] fields){
        for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
            // 权限修饰符
            int mod = fields[i].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mod);
            // 属性类型
            Class<?> type = fields[i].getType();

            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + fields[i].getName() + ";");
        }
    }
}

获取某个类的全部方法

package reflect;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;

/**
 * ReflectDemo5
 * 获取某个类的全部方法
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = Class.forName("reflect.entity.User");
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (int i=0;i<methods.length;i++){
            String priv = Modifier.toString(methods[i].getModifiers());
            String type = methods[i].getReturnType().getName();
            String name = methods[i].getName();
            System.out.print(priv+" "+type+" " + name+" (");
            //获取方法参数
            Class<?>[] params = methods[i].getParameterTypes();
            for (int j=0;j<params.length;++j){
                System.out.print(params[j].getName()+" args"+j);
                if (j<params.length-1){
                    System.out.print(",");
                }
            }
            //获取异常
            Class<?>[] exceptionTypes = methods[i].getExceptionTypes();
            if (exceptionTypes.length>0){
                System.out.print(") throws ");
                for (int z=0;z<exceptionTypes.length;++z){
                    System.out.print(exceptionTypes[z].getName()+" ");
                    if (z<exceptionTypes.length-1){
                        System.out.print(",");
                    }
                }
            }else{
                System.out.print(")");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

通过反射机制调用某个类的方法

package reflect;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * ReflectDemo6
 * 通过反射机制调用某个类的方法
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<?> clazz = Class.forName("reflect.ReflectDemo6");
        //调用没有参数的方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        //调用有参数的方法
        method = clazz.getMethod("reflect2",String.class,int.class);//参数顺序不可调换
        method.invoke(clazz.newInstance(),"heqianqian",20);
    }

    public void reflect1(){
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
    }

    public void reflect2(String name,int age){
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}

通过反射机制操作某个类的属性

package reflect;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * ReflectDemo7
 * 通过反射机制操作某个类的属性
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo7 {

    private String property = null;

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        Class<?> clazz = Class.forName("reflect.ReflectDemo7");
        Object o = clazz.newInstance();
        Field field = clazz.getDeclaredField("property");
        //可以直接对 private 的属性赋值
        field.setAccessible(true);
        field.set(o,"Java反射机制");
        System.out.println(field.get(o));
        System.out.println(((ReflectDemo7)o).getProperty());
    }

    public String getProperty() {
        return property;
    }
}

反射机制的动态代理

package reflect.handler;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * MyInvocationHandler
 * 完成代理的具体操作
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object object;

    public Object bind(Object object) {
        this.object = object;
        return Proxy.newProxyInstance(object.getClass().getClassLoader(), object.getClass().getInterfaces(), this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object obj = method.invoke(this.object, args);
        return obj;
    }
}

package reflect;

/**
 * Subject
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public interface Subject {
    public String say(String name, int age);
}

package reflect;

/**
 * RealSubject
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class RealSubject implements Subject {
    public String say(String name, int age){
        return name + "  " + age;
    }
}

package reflect;

import reflect.handler.MyInvocationHandler;

/**
 * ReflectDemo8
 * 反射机制的动态代理
 * <p>
 * 在java中有三种类类加载器。
 * <p>
 * 1）Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。
 * <p>
 * 2）Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jrelibext目录中的类
 * <p>
 * 3）AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
 * <p>
 * 如果想要完成动态代理，首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类，已完成代理的具体操作。
 * <p>
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ReflectDemo8 {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        // 获取类加载器的方法
        //ReflectDemo8 reflectDemo8 = new ReflectDemo8();
        //System.out.println("类加载器  " + reflectDemo8.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
        String info = sub.say("heqianqian", 20);
        System.out.println(info);
    }
}

反射机制的应用实例

在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。

package reflect.example;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * ListReflect
 * 在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ListReflect {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Method method = list.getClass().getMethod("add",Object.class);
        method.invoke(list,"add string");
        System.out.println(list.get(0));
        list.add(1);
        list.add(2);
        System.out.println(list);
    }
}

通过反射取得并修改数组的信息

package reflect.example;

import java.lang.reflect.Array;

/**
 * ArrayReflect
 * 通过反射取得并修改数组的信息
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ArrayReflect {
    public static void main(String[] args) {
        int []arr = {1,2,3,4,5};
        Class<?> componentType = arr.getClass().getComponentType();
        System.out.println("数组类型:"+componentType.getName());
        System.out.println("数组长度:"+ Array.getLength(arr));
        System.out.println("数组的第一个元素:"+Array.get(arr,0));
        Array.set(arr,0,100);
        System.out.println("修改后的一个元素:"+ Array.get(arr,0));
    }
}

通过反射机制修改数组的大小

package reflect.example;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;

/**
 * ArrayReflect2
 * 通过反射机制修改数组的大小
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class ArrayReflect2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
        int[] darr = (int[]) arrInc(arr, 10);
        printArr(darr);
        String[] str = {"he", "qian", "qian"};
        printArr(arrInc(str, 20));
    }

    /**
     * 修改数组大小
     *
     * @param obj 原数组
     * @param len 目标大小
     * @return 修改后的数组
     */
    private static Object arrInc(Object obj, int len) {
        Class<?> clazz = obj.getClass().getComponentType();
        Object instance = Array.newInstance(clazz, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, instance, 0, co);
        return instance;
    }

    private static void printArr(Object obj) {
        Class<?> clazz = obj.getClass();
        if (!clazz.isArray()) {
            return;
        }
        System.out.println("数组长度:" + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
    }
}

将反射机制应用于工厂模式

package reflect.example;

import reflect.entity.Fruit;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

/**
 * FactoryReflect
 * 将反射机制应用于工厂模式
 * <p>
 * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候，就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候，会很麻烦。
 * Java 工厂模式可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 * 现在我们利用反射机制实现工厂模式，可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。
 * 但是有一点仍然很麻烦，就是需要知道完整的包名和类名，这里可以使用properties配置文件来完成。
 * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 * <p>
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class FactoryReflect {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Fruit fruit = null;
        Properties properties = new Properties();
        InputStream inputStream = FactoryReflect.class.getClassLoader().getResourceAsStream("reflect/example/factory.properties");
        properties.load(inputStream);
        //fruit = FruitFactory.newInstance("reflect.entity.Orange");
        //通过读取配置文件而不用写全包名
        fruit = FruitFactory.newInstance((String) properties.get("apple"));
        fruit.eat();
    }
}

package reflect.entity;

/**
 * Fruit
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public interface Fruit {
    void eat();
}

package reflect.entity;

/**
 * Apple
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("eat an apple");
    }
}

package reflect.entity;

/**
 * Orange
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class Orange implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("eat an orange");
    }
}

package reflect.example;

import annotation.meta.base.target.ClassNum;
import reflect.entity.Fruit;

/**
 * FruitFactory
 * Created by heqianqian on 2017/4/16.
 */
public class FruitFactory {
    public static Fruit newInstance(String name) {
        Fruit fruit = null;
        try {
            fruit = (Fruit) Class.forName(name).newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return fruit;
    }
}

factory.properties

apple=reflect.entity.Apple
orange=reflect.entity.Orange

参考文章：

http://www.cnblogs.com/lzq198754/p/5780331.html