Java反射

JVM简述

了解Java的反射，首先需要知道虚拟机(JVM)是如何处理Java程序的。附图如下：

假定程序中有一句源码如下：

Object o = new Object();

详细流程如下：

1. 你的代码(.java文件)会编译成(.class文件)；
2. JVM启动，调用main方法，.class文件会被类加载器加载进JVM的内存中，类(Object)的元数据信息会被加载到方法区，创建了该类的class对象(类型对象，每个类只有一个)到堆中；
3. jvm识别到new指令，准备创建对象(引用o指向的对象)前，先检查类是否加载，若加载好，JVM会为新生对象分配内存(内存空间会初始化为零值)；
4. 这句话已经执行完毕。当所有程序(如果还有其他代码)跑完，jvm关闭，程序停止。

结论：类似这种创建对象的方式(new)，对象的类型在编译时就已经确定下来了。

反射的功能

反射的核心是JVM在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

Java反射框架提供的功能如下：

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类；
2. 在运行时构造任意一个类的对象；
3. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）；
4. 在运行时调用任意一个对象的方法

反射的基本运用

我对反射的理解：类加载时生成的class对象，包含了类的所有信息。在创建该类对应的具体实例之前，可以直接通过操作class对象来调用方法或获取属性。例如：学校准备招聘一个数学老师(class模板就是一个可以教数学的老师)。现在需要对所有老师明年的教学任务进行排班，这个时候我们还不知道缺的这个数学老师具体是谁，但我们可以现在就可以对他/她安排任务如：明年数学老师(数学：class对象获取的属性)在每周二上午授课(授课：class对象调用方法)。

具体用法如下：

• 获取Class对象

// 方式一：path为student对应的包路径(com.netopstec.reflectionlearning.entity.Student)
Class student = Class.forName(String path);

// 方式二：所有数据类型包括基本数据类型(.class)获取，包装类型(.TYPE)获取
Class intClass = int.class;
Class integerClass = Integer.TYPE;

// 方式三：具体对象的getClass方法
StringBuilder str = new StringBuilder("123");
Class strClass = str.getClass();

• 判断是否为某个类的实例

// 这里涉及到java的多态，即判断某个实例是否为某种类型
public native boolean isInstance(Object obj);

• 创建实例

// 方式一：class对象的newInstance()方法
Object str = String.class.newInstance();

// 方式二：获取到构造器后调用newInstance()方法
Class c = String.class;
Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);
Object obj = constructor.newInstance("123");

• 获取方法

// 获取该类中声明的方法(任何权限修饰符均会返回)，但不会返回继承的方法
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException

// 获取该类中的所有公有方法(public修饰的)，包括继承了的方法
public Method[] getMethods() throws SecurityException

// 返回某个特定公有方法(第一个参数为方法的名称，随后的参数是该方法的参数类型)
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

测试代码如下：

package com.netops.java8_test1.demo17;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @author zhenye 2018/2/7
 */
public class Reflection {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Class clazz = MethodClass.class;
        System.out.println("getMethods方法返回该类实际拥有所有的公有方法：");
        Method[] totalPubMethods = clazz.getMethods();
        for (Method method : totalPubMethods) {
            System.out.println(method);
        }
        System.out.println("分割线--------------------------------------------------------------------------------------------------分割线");
        System.out.println("getDeclaredMethods方法返回该类显示声明的所有方法");
        Method[] totalDeclaredMethods= clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method method : totalDeclaredMethods) {
            System.out.println(method);
        }
        System.out.println("分割线--------------------------------------------------------------------------------------------------分割线");
        System.out.println("getMethod方法获取某个特定公有方法，如果想要获取方法的访问修饰符权限不够，会有NoSuchMethodException，结果如下：");
        Method method = clazz.getMethod("add", int.class, int.class);
        System.out.println(method);
    }
    class MethodClass {
        public int add(int a, int b){
            return a+b;
        }
        private int sub(int a, int b){
            return a-b;
        }
    }
}

执行结果如下：

• 获取类的成员变量
  • getFields() 获取该类拥有的所有公有属性
  • getDeclaredFields() 获取该类中显示声明的所有属性
  • getField(String name) 获取该类的指定属性

用法参考Method

• 方法的调用

public class Reflection {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> klass = MethodClass.class;
        Object obj = klass.newInstance();
        Method[] methods = klass.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods){
//            method.setAccessible(true);
            System.out.println();
            System.out.println(method.getName() + ":" + method.invoke(obj,2,3));
        }
    }
}
class MethodClass {
    public int add(int a,int b) {
        return a+b;
    }
    private int sub(int a,int b) {
        return a-b;
    }
}

总结： invoke方法的第一个参数是被调用方法的实例(需要知道是具体哪个实例的方法，如果调用invoke方法的是静态方法可以传入null);此时的invoke方法只能调用公有方法，想要调用私有方法需要method.setAccessible(true),确保有权限调用该方法。

• 创建数组

public static void testArray() throws ClassNotFoundException {
  Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
  Object array = Array.newInstance(cls,25);
  //往数组里添加内容
  Array.set(array,0,"hello");
  Array.set(array,1,"Java");
  Array.set(array,2,"fuck");
  Array.set(array,3,"Scala");
  Array.set(array,4,"Clojure");
  //获取某一项的内容
  System.out.println(Array.get(array,3));
}

注意事项：

1. 反射会额外消耗一定的系统资源。如果不需要动态创建对象,就不需要用反射。
2. 反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题。