黑马程序员——Java之反射机制

最新推荐文章于 2024-02-24 00:02:47 发布

原创最新推荐文章于 2024-02-24 00:02:47 发布 · 400 阅读

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本文介绍了Java反射机制的基本概念，展示了如何使用反射API获取类的信息、构造对象实例、调用方法及操作数组等内容。

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一、反射的基本概念

在Java运行时环境中，对于任意一个类，能否知道这个类有哪些属性和方法？对于任意一个对象，能否调用它的任意一个方法？答案是肯定的。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java语言的反射（Reflection）机制。

Java反射机制主要提供了以下功能：

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。　　

④.在运行时调用任意一个对象的方法。

Reflection是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息。包括其modifiers（诸如public、static等）、 superclass（例如Object）、实现了的 interfaces （例如Serializable）、也包括其fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。

二、动态语言

动态语言的定义“程序运行时，允许改变程序结构或者变量类型，这种语言称为动态语言”。　　从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。　　尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是：反射、映像、倒影，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。

换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。　　这种“看透”class的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。

三、Java Reflection API简介

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类（除了第一个）都位于java.lang.reflect包中　　

①Class类：代表一个类；　　

②Field类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）；　　

③Method类：代表类的方法；　　

④Constructor类：代表类的构造方法；　　

⑤Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法；

四、class对象　　要想使用反射，首先需要获得待操作的类所对应的Class对象。在Java中，无论生成某个类的多少个对象，这些对象都会对应于同一个Class对象。　　这个Class对象是由JVM生成的，通过它能够获悉整个类的结构。　　常用的获取Class对象的3种方式：　　

①使用Class类的静态方法。例如:　

class.forName("java.lang.String");

②使用类的.class语法。如：

String.class;

③使用对象的getClass()方法。如：

String str = "aa";

Class<?> classType1 = str.getclass();

getClass()方法定义在Object类中，不是静态方法，需要通过对象来调用，并且它声明为final，表明不能被子类所覆写。

示例: DumpMethods类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息。

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">import java.lang.reflect.Method;

public class DumpMethods
{
    public static void main(String[] args) throws Exception 
    {
        //获得字符串所标识的类的class对象
        Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
        
        //返回class对象所对应的类或接口中，所声明的所有方法的数组（包括私有方法）
        Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();
        
        //遍历输出所有方法声明
        for(Method method : methods)
        {
            System.out.println(method);
        }
    }
}</span></span>

运行结果：

控制台罗列了class对象所对象的类或接口中，所声明的所有方法的数组

五、生成对象

若想通过类的不带参数的构造方法来生成对象，我们有两种方式：
　　①先获得Class对象，然后通过该Class对象的newInstance()方法直接生成即可：

Class<?> classType = String.class;

Object obj = classType.newInstance();

②先获得Class对象，然后通过该对象获得对应的Constructor对象，再通过该Constructor对象的newInstance()方法生成（其中Customer是一个自定义的类，有一个无参数的构造方法，也有带参数的构造方法）：

Class<?> classType = Customer.class;

// 获得Constructor对象,此处获取第一个无参数的构造方法的
Constructor cons = classType.getConstructor(new Class[] {});

// 通过构造方法来生成一个对象
Object obj = cons.newInstance(new Object[] {});

若想通过类的带参数的构造方法生成对象，只能使用下面这一种方式：

Class<?> classType = Customer.class;

Constructor cons2 = classType.getConstructor(new Class[] {String.class, int.class});

Object obj2 = cons2.newInstance(new Object[] {"ZhangSan",20});

其中Customer为一个自定义的类，有无参数的构造方法，也有一个带参数的构造方法，传入字符串和整型

示例：通过反射调用方法

<span style="font-size:18px;">import java.lang.reflect.Method;
public class InvokeTester {
	public int add(int param1, int param2)
    {
        return param1 + param2;

    }

    public String echo(String message)
    {
        return "Hello: " + message;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {

        // 以前的常规执行手段
        InvokeTester tester = new InvokeTester();
        System.out.println(tester.add(1, 2));
        System.out.println(tester.echo("Tom"));
        System.out.println("---------------------------");

        // 通过反射的方式

        // 第一步，获取Class对象
        // 前面用的方法是：Class.forName()方法获取
        // 这里用第二种方法，类名.class
        Class<?> classType = InvokeTester.class;

        // 生成新的对象：用newInstance()方法
        Object invokeTester = classType.newInstance();
        System.out.println(invokeTester instanceof InvokeTester); // 输出true

        // 通过反射调用方法
        // 首先需要获得与该方法对应的Method对象
        Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class,
                int.class });
        // 第一个参数是方法名，第二个参数是这个方法所需要的参数的Class对象的数组

        // 调用目标方法
        Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { 1, 2 });
        System.out.println(result); // 此时result是Integer类型
        
        //调用第二个方法
        Method echoMethod = classType.getDeclaredMethod("echo", new Class[]{String.class});
        Object result2 = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"Tom"});
        System.out.println(result2);

    }
}</span>

运行结果：

<span style="font-size:18px;">3
Hello: Tom
---------------------------
true
3
Hello: Tom</span>

六、操作数组

在java.lang.reflect包下还提供了一个Array类，Array对象可以代表所有的数组。程序可以通过使用Array来动态地创建数组，操作数组元素等。

（1）一维数组

示例：ArrayTester1类的main()方法创建了一个长度为10的字符串数组，接着把索引位置为5的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5的元素的值。

<span style="font-size:18px;">import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester {
	public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
        
        //生成数组，指定元素类型和数组长度
        Object array = Array.newInstance(classType, 10);
        
        Array.set(array, 5, "hello");
        String str = (String)Array.get(array, 5);
        System.out.println(str);
    }
}</span>

运行结果：

hello

（2）多维数组

示例：

<span style="font-size:18px;">import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester {
	public static void main(String[] args) throws Exception
    {
		    int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };

		    // 注意区分下面两种
		    System.out.println(Integer.TYPE);    
		    System.out.println(Integer.class);    

		    // 创建一个三维数组，这个数组的三个维度分别是5,10,15
		    Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
		     // 可变参数，也可以这样写：

		    System.out.println(array instanceof int[][][]);
		        
		    Class<?> classType0 = array.getClass().getComponentType();    
		    System.out.println(classType0);    

		    // 获得第一层的索引为3的数组，返回的是一个二维数组
		    Object arrayObject = Array.get(array, 3);
		    Class<?> classType = arrayObject.getClass().getComponentType();  
		    System.out.println(classType);    

		    // 此处返回的是一个一维数组
		    arrayObject = Array.get(arrayObject, 5);
		    Class<?> classType2 = arrayObject.getClass().getComponentType();    
		    System.out.println(classType2);    

		    // 给一维数组下标为10的位置设置值为37
		    Array.setInt(arrayObject, 10, 37);

		    int[][][] arrayCast = (int[][][]) array;
		    System.out.println(arrayCast[3][5][10]);
	}
}
</span>

运行结果：

<span style="font-size:18px;">int
class java.lang.Integer
true
class [[I
class [I
int
37</span>