Java反射机制

反射

一.什么是反射

1.1反射概述

反射(Reflection)是Java程序开发语言的特征之一,它允许运行中的Java程序对自身检查,或者说“自审” ,并能直接操作程序的内部属性和方法,主要用于运行时动态的创建类的实例、调用对象的属性和方法。

1.2反射的功能/作用

  • 在运行时获取任意对象所属的类
  • 在运行时构造一个类的实例
  • 在运行时获取任意一个类中的所有成员变量和方法
  • 在运行时调用任意一个对象的属性和方法
  • 在运行时获取任意注解
  • 生成代理对象

1.3反射机制的相关类在哪个包下

java.lang.reflect.*;

1.4反射机制相关的重要的类有哪些?

java.lang.class; 代表整个字节码,代表一个类型,代表整个类
java.lang.reflect.Method; 代表字节码中的方法字节码,代表类中的方法 java.lang.reflect.Constructor; 代表字节码中的构造方法字节码,代表类中的构造方法
java.lang.reflect.Filed; 代表字节码中的属性字节码,代表类中的属性/成员变量(静态方法 实例方法)

二.反射的使用

一个Student类

package csdn.reflect.day221213;

public class Student implements Serializable {
    public int id;
    private String name;
    protected int age;
    boolean sex;

    static {
        System.out.println("Student类的静态代码块开始执行了");
    }

    public Student(int id, String name, int age, boolean sex) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.sex = sex;
    }

    public Student() {
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", sex=" + sex +
                '}';
    }

    public int run(String name){
        System.out.println(name+"跑了1000米");
        return 1000;
    }
    private void eat(){
        System.out.println("吃了五碗饭");
    }

}

2.1 获取Class的三种方式

  1. 通过Class类中的静态方法forName();
Class class1=class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
  1. 直接用该类.class获取
Class class2=Student.class;
  1. 通过类的实例获取该类的字节码文件对象
Class class=new Student().getClass;

2.2 Class.forName()可以只让静态代码块加载

package csdn.reflect.day221213;

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c=Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            //静态代码块执行输出“Student类的静态代码块开始执行了”
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }
    }
}

2.3 获取类的实例化对象

使用newInstance(); 这个方法会调用User这个类的无参构造方法,完成对象的创建(如果User类当中只有有参构造方法那么会报异常

package csdn.reflect.day221213;

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c=Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            //  newInstance() 这个方法会调用User这个类的无参构造方法,完成对象的创建(如果User类当中只有有参构造方法那么会报异常)
            Object o=c.newInstance();  //相当于 Student o=new Student();
            System.out.println(o); //csdn.reflect.day221213.Student@1b6d3586
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }
    }
}

2.4 获取属性(Field)

2.4.1 获取Student类中的属性

getField()-------------获取类中所有public修饰的属性
getDeclaredField()---------------获取类中的所有属性

package csdn.reflect.day221213;

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

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            // 获取类中的所有public修饰的属性Field
            Field[] fields = c.getFields();//以数组形式返回
            System.out.println(Arrays.toString(fields));//[public int csdn.reflect.day221213.Student.id]
            System.out.println(fields[0].getName()); //id
            //获取类中的所有属性
            Field[] fields1=c.getDeclaredFields();
            System.out.println(Arrays.toString(fields1));
            //[public int csdn.reflect.day221213.Student.id, private java.lang.String csdn.reflect.day221213.Student.name, protected int csdn.reflect.day221213.Student.age, boolean csdn.reflect.day221213.Student.sex]
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.4.2 获取Student类中的属性的类型

field.getType().getName();

package csdn.reflect.day221213;

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

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            //获取类中的所有属性
            Field[] fields1 = c.getDeclaredFields();
            //获取属性中的类型
            for (Field field : fields1) {
                //获取属性类型
                Class fieldType = field.getType();
                //获取属性类型名字
                String fieldTypeName = fieldType.getName();
                System.out.println(fieldTypeName);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.4.3 获取Student类中的属性的修饰符
package csdn.reflect.day221213;

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

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            Field[] fields1 = c.getDeclaredFields();
            for (Field field:fields1){
                // 获取所有属性的修饰符列表     getModifiers()方法
                int i =field.getModifiers();
                System.out.println(i);   // 返回的修饰符是一个数字,每个数字是修饰符的代号~
                // 可以将这个修饰符"代号"数字转换成"字符串"吗?
                String s = Modifier.toString(i);     // Modifier类当中的一个toString()方法
                System.out.println(s);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

在这里插入图片描述

2.4.4 获取Student类的实例化对象的属性
public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {


        try {
            Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            Object o =c.newInstance();  // 相当于拿到 Student1 stu =new Student1();对象
            // 注意:调用newInstance()方法 调用的是Student1类的无参数构造方法,如果只有有参数构造的话会报异常

            // 获取id属性(根据属性的名称来获取属性)
            Field field =c.getDeclaredField("id");

            // 给o对象(Student1对象)的id属性赋值
            field.set(o,8678);  // 给o对象属性赋值8678

            // 读取属性的值
            System.out.println(field.get(o));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

2.4.4 访问对象的私有属性(打破封装)
package csdn.reflect.day221213;

import java.lang.reflect.Field;

public class ReflectTest2 {

    public static void main(String[] args) {


        try {
            Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
            Object o = c.newInstance();  // 相当于拿到 Student1 stu =new Student1();对象
            // 注意:调用newInstance()方法 调用的是Student1类的无参数构造方法,如果只有有参数构造的话会报异常

            // 获取name属性(根据属性的名称来获取属性)
            Field field = c.getDeclaredField("name");

            //打破封装,可以访问私有属性
            field.setAccessible(true);

            // 给o对象(Student1对象)的name属性赋值
            field.set(o, "小花");

            // 读取属性的值
            System.out.println(field.get(o));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

2.5 获取方法(Method)

package csdn.reflect.day221213;


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

public class ReflectTest3 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");

        // 获取所有的Method/方法(包括私有方法)
        Method[] method =c.getDeclaredMethods();
        System.out.println(method.length);  // 2    Student类当中有两个方法

        // 遍历Method
        for (Method data:method){
            System.out.println(data.getName()); // 拿到方法名

            // 获取方法的返回值类型
            Class MethodType =data.getReturnType();
            // 拿到返回值类型的名字
            System.out.println(MethodType.getName());
            // System.out.println(MethodType.getSimpleName());  // 简化名字(修饰符列表/类型都可以用) 和上面其实一样

            // 获取方法的修饰符列表
            int MethodF =data.getModifiers();
            // System.out.println(MethodF);    // 返回的修饰符是一个数字,每个数字是修饰符的代号~
            // 可以将这种代号转换成字符串格式
            String s = Modifier.toString(MethodF);
            System.out.println(s);  // 获取了修饰符列表的名字

            // 获取方法的参数类型(参数最重要的看是什么类型)
            Class[] parameterTypes =data.getParameterTypes();
            for (Class data1:parameterTypes){
                // 拿到参数类型名
                System.out.println(data1.getSimpleName());  // 获取了参数类型名字
            }

        }
    }
}

在这里插入图片描述

2.6反射机制调用对象的方法

package csdn.reflect.day221213;

import java.lang.reflect.Method;


public class ReflrctTest4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
        // 获取创建对象
        Object o=c.newInstance();
        //获取Student类的run 方法,因为可能发生重载,所以需要方法名和参数列表
        Method run=c.getDeclaredMethod("run",String.class);
        //调用方法[相当于o对象invoke调用run方法 然后传参数]
        Object o1=run.invoke(o,"小明");
        System.out.println(o1); 
    }
}

运行结果

在这里插入图片描述

2.7反射机制调用构造方法

package csdn.reflect.day221213;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectTest5 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c = Class.forName("csdn.reflect.day221213.Student");
        // 获取创建对象
        Object o=c.newInstance();
        //获取有参构造方法
        Constructor constructor=c.getDeclaredConstructor(int.class,String.class,int.class,boolean.class);
        Object o1=constructor.newInstance(8848,"橙留香",18,true);
        System.out.println(o1);
        //获取无惨构造方法
        Constructor constructor1=c.getDeclaredConstructor();
        Object o2=constructor1.newInstance();
        System.out.println(o2);
    }
}

在这里插入图片描述

2.8获取一个类的父类或接口

package csdn.reflect.day221213;

public class ReflectTest6 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c=Student.class;
        Class c2=c.getSuperclass();
        System.out.println(c2.getName()); //java.lang.Object
        System.out.println(c2.getSimpleName()); //Object

        Class[] classes=c.getInterfaces();
        for (Class cc:classes){
            System.out.println(cc.getName()); //java.io.Serializable
        }
    }
}

3.反射机制的使用场景

在项目开发中,很少直接使用反射
反射是框架设计的灵魂,Spring/Mybatis等框架的底层,大量使用到反射机制
例如:

  • JDBC连接数据库时,使用Class.forName(完整驱动类名),通过反射加载驱动类
  • Spring框架IOC(动态加载管理Bean)创建对象以及AOP(动态代理)使用反射进行底层实现
  • Mybatis框架的mapper接口代理对象的创建,也是通过反射实现的

4.反射机制的优缺点

优点:运行期类型的判断,动态加载类,提高代码灵活度
缺点:
性能瓶颈,反射相当于一系列的解释操作,通知JVM要做的事情,性能比直接的Java代码要慢。
安全问题,通过反射可以操作私有属性和私有方法,破坏封装,同时也增加了类的安全隐患。

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