java反射

最新推荐文章于 2025-03-26 20:25:07 发布

徒破壁

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分类专栏： java基础_面试文章标签： java反射 java基础进阶 java面试

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本文详细介绍了Java反射机制的概念、原理及应用。通过实例演示如何利用反射动态获取类信息、调用方法、创建对象等，同时展示了反射在配置文件读取和泛型检查中的应用场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

java反射

反射概述

原作者总结的非常到位，这里只划上重点。

JAVA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；这种动态获取类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。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.

个人理解：

众所周知，一个类编译后会生成且只会生成一个与该类相对应的字节码文件。我们也知道，当我们定义了一个java类，可以用这个java类实例化任意多个对象，实例化得到对象之后，我们可以给对象属性赋值，并且操作对象的方法。上述步骤如下：定义的Class —> new Instance()实例化对象 —> instance.set() instance.get()调用方法。这些操作都是在编译前，编译之后会生成该类的字节码文件，而反射恰恰相反。

首先反射的核心在于Class类，而Class类依赖于字节码文件，字节码文件都有了肯定是编译后，也就是说，反射是编译后来操作类的，也就是运行时的。我们通过Class类的API可以得到已经定义的任何一个类的所有信息，这些信息包括该类的构造方法，成员变量，成员方法等等，我们可以调用这些方法，修改属性，完成一系列操作。上述步骤如下：编译后 —> 字节码文件 —> Class类的API获取需要的类 —> 通过这个类实例化对象，操作方法。

深入理解的话，这里偷一张图：

类加载

类加载时机

当程序使用到某个类，如果这个类还没被加载到内存中，则加载该类。
系统会通过加载、连接、初始化来对类进行初始化
- 加载：将class文件读入内存，并为之创建一个class对象，任何类被使用时系统都会建立一个class对象
- 连接：验证是否正确的内部连接，并和其他类协调一致，准备负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值
- 初始化成员变量等等
加载时机
- 创建类的实例
- 访问类中的静态变量，或者为静态变量赋值
- 调用静态方法
- 初始化某个类的子类
- 使用反射方式强制创建某个类对应或接口对应的java.lang.class对象

类加载器

什么是类加载器(class loader)
- 负责将.class文件加载到内存中，并生成对应的Class对象
- 虽然我们不需要关心类怎么加载，但是了解这个机制后有利于我们理解程序的运行
类加载器分类

根类加载器、扩展类加载器、系统类加载器

反射

创建一个对象的三个阶段

源文件阶段.java文件，字节码阶段.class，创建对象阶段，new类名
内省

在运行时能够获取Javabean当中的属性名和getset方法
反射

java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。这种动态的获取类的信息以及调用类的方法的机制成为java反射机制。想要使用反射，必须得有字节码文件

反射API

假设已经有一个标准的Student bean类，得到该类的Class对象的三种方式：

首先写一个Student类，如下：

public class TestAPI {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取class对象的三种方式：
        // 第一种方式
        Student stu1 = new Student("lzj", 21);
        Class stu1class1 = stu1.getClass();
        System.out.println(stu1class1.getName());

        // 第二种方式
        Class stu1class2 = Student.class;
        System.out.println("判断Student.class和stu1.getClass()获得的class是否是同一对象");
        System.out.println(stu1class1 == stu1class2);

        // 第三种方式
        try {
            Class stu1class3 = Class.forName("test_reflection.Student");// 全路径，加包名
            System.out.println("判断Student.class和Class.forName()获得的class是否是同一对象");
            System.out.println(stu1class2 == stu1class3);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

打印结果：

test_reflection.Student
判断Student.class和stu1.getClass()获得的class是否是同一对象
true
判断Student.class和Class.forName()获得的class是否是同一对象
true

由结果来看，这三种方式得到的Class对象都是同一个对象，也证明了：在运行期间，一个类只有一个Class对象，对于这三种方式常用第三种，第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。一般都第三种，一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。此外第三种更安全性能更好。

使用反射

得到这个Class对象后，我们可以解析其中的属性和方法。

使用构造方法，API比较简单，这里直接贴代码了

package test_reflection;

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

class Person {

// ---------------构造方法-------------------
// （默认的构造方法）
Person(String str) {
    System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
}

// 无参构造方法
public Person() {
    System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
}

// 有一个参数的构造方法
public Person(char name) {
    System.out.println("姓名：" + name);
}

// 有多个参数的构造方法
public Person(String name, int age) {
    System.out.println("姓名：" + name + "年龄：" + age);// 这的执行效率有问题，以后解决。
}

// 受保护的构造方法
protected Person(boolean n) {
    System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
}

// 私有构造方法
private Person(int age) {
    System.out.println("私有的构造方法   年龄：" + age);
}

}

public class ReflectConstructors {
public static void main(String[] args) {
    try {
        /**
         * 获取Person的Class类
         */
        Class personClass = Class.forName("test_reflection.Person");

        /**
         * 获取所有公有构造方法
         */
        System.out.println("***********获取所有公有构造方法***********");
        Constructor[] publicConstructors = personClass.getConstructors();
        for (int i = 0; i < publicConstructors.length; i++) {
            System.out.println(publicConstructors[i]);
        }
        System.out.println("***********获取所有公有构造方法***********" + "\n");

        /**
         * 获取特定公有构造方法
         */
        System.out.println("***********获取特定公有构造方法***********");
        // 根据参数类型来获取
        Constructor publicConstructor1 = personClass.getConstructor(null);
        System.out.println(publicConstructor1);
        Constructor publicConstructor2 = personClass
                .getConstructor(char.class);
        System.out.println(publicConstructor2);
        Constructor publicConstructor3 = personClass.getConstructor(
                String.class, int.class);
        System.out.println(publicConstructor3);
        System.out.println("***********获取特定公有构造方法***********\n");

        /**
         * 获取所有构造方法，包括公有、私有、受保护、默认
         */
        System.out.println("***********获取所有构造方法，包括公有、私有、受保护、默认***********");
        Constructor[] allConstructors = personClass
                .getDeclaredConstructors();
        for (int i = 0; i < allConstructors.length; i++) {
            System.out.println(allConstructors[i]);
        }
        System.out
                .println("***********获取所有构造方法，包括公有、私有、受保护、默认***********\n");

        /**
         * 获取特定的私有构造方法，并调用实例化一个对象
         */
        System.out.println("***********获取特定的私有构造方法，并调用***********");
        Constructor protectedConstructor = personClass
                .getDeclaredConstructor(boolean.class);
        System.out.println(protectedConstructor);
        Constructor privateConstructor = personClass
                .getDeclaredConstructor(int.class);
        System.out.println(privateConstructor);
        // 暴力访问(忽略掉访问修饰符)
        protectedConstructor.setAccessible(true);
        privateConstructor.setAccessible(true);
        Object protectedObject = protectedConstructor.newInstance(true);
        Object privateObject = privateConstructor.newInstance(13);
        System.out.println("***********获取特定的私有构造方法，并调用***********\n");
        catch (Exception e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
}
}

输出：

*获取所有公有构造方法*
public test_reflection.Person()
public test_reflection.Person(char)
public test_reflection.Person(java.lang.String,int)
*获取所有公有构造方法*

*获取特定公有构造方法*
public test_reflection.Person()
public test_reflection.Person(char)
public test_reflection.Person(java.lang.String,int)
*获取特定公有构造方法*

*获取所有构造方法，包括公有、私有、受保护、默认*
test_reflection.Person(java.lang.String)
public test_reflection.Person()
public test_reflection.Person(char)
public test_reflection.Person(java.lang.String,int)
protected test_reflection.Person(boolean)
private test_reflection.Person(int)
*获取所有构造方法，包括公有、私有、受保护、默认*

*获取特定的私有构造方法，并调用*
protected test_reflection.Person(boolean)
private test_reflection.Person(int)
受保护的构造方法 n = true
私有的构造方法年龄：13
*获取特定的私有构造方法，并调用*

总结：

getConstruct(parameterTypes)系列API获得公开的构造方法，可以通过参数类型选定需要的构造方法。无参则传null，返回全部方法后面加s表示多个。
getDeclaredConstructor(parameterTypes)系列API获取所有构造方法，一般用于获得私有构造方法，规则同上，暴力访问加上：setAccessible(true)。

使用成员变量

package test_reflection;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

class Student1 {
public Student1() {

}

// **********字段*************//
public String name;
protected int age;
char sex;
private String phoneNum;
public static int staticFiled;

@Override
public String toString() {
    return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
            + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
}
}

public class ReflectFields {
public static void main(String[] args) {
    try {
        /**
         * 获取Class对象
         */
        Class student1class = Class.forName("test_reflection.Student1");

        /**
         * 获取所有公有字段，获取特定字段等同构造方法
         */
        Field[] publicFields = student1class.getFields();
        for (int i = 0; i < publicFields.length; i++) {
            System.out.println(publicFields[i]);
        }

        /**
         * 这里再举一个获取私有字段并给它赋值的例子
         * 可以看到，获取特定字段的标志是字段名：phoneNum
         */
        Field privateField = student1class.getDeclaredField("phoneNum");
        System.out.println(privateField);
        //暴力访问，无视修饰符
        privateField.setAccessible(true);
        //在给这个字段赋值之前，需要创建一个对象，否则不知道是哪个对象的字段
        //这里也用反射实例化一个对象
        Object studentObj = student1class.getConstructor(null).newInstance(null);
        //这里的set方法就是给此字段赋值，如果字段是私有的，可以暴力访问
        privateField.set(studentObj, "1845111....");
        System.out.println(studentObj);

        /**
         * 获取静态字段
         */
        Field staticField = student1class.getDeclaredField("staticFiled");
        System.out.println(staticField);
        staticField.setAccessible(true);
        staticField.set(null, 12);
        System.out.println(Student1.staticFiled);
    } catch (Exception e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
}
}

打印结果：

public java.lang.String test_reflection.Student1.name
public static int test_reflection.Student1.staticFiled
private java.lang.String test_reflection.Student1.phoneNum
Student [name=null, age=0, sex= , phoneNum=1845111….]
public static int test_reflection.Student1.staticFiled
12

API比较简单，这里总结下：

获取字段：getDeclaredField(name)获取字段，传入的参数是字段名。
使用字段：给字段赋值：privateField.set(studentObj, “1845111….”);第一个参数是该字段所属对象，第二个参数是赋值内容。
思考，如果一个字段不仅仅属于一个对象，而是属于该类，也就是静态成员变量，那该如何获取和使用？

猜测：获取还是照常获取，使用的话第一个参数不需要传字段所在对象，直接传null，果然不出所料，静态成员变量是不需要依赖某一实例化对象的。
```
        /**
         * 获取静态字段
         */
        Field staticField = student1class.getDeclaredField("staticFiled");
        System.out.println(staticField);
        staticField.setAccessible(true);
        staticField.set(null, 12);
        System.out.println(Student1.staticFiled);
```

调用成员方法

package test_reflection;

import java.lang.reflect.Method;

class Student2 {
// **************成员方法***************//
public void show1(String s) {
    System.out.println("调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);
}

protected void show2() {
    System.out.println("调用了：受保护的，无参的show2()");
}

void show3() {
    System.out.println("调用了：默认的，无参的show3()");
}

private String show4(int age) {
    System.out.println("调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = " + age);
    return "abcd";
}

private static int display(String print){
    System.out.println(print);
    return 1;
}
}

public class ReflectMethods {
public static void main(String[] args) {
    /**
     * 和获取构造方法并调用一样，只不过newInstance()方法换成了invoke()
     * 调用方法也需要知道调用哪个对象的方法，所以第一个参数是对象，后面是参数列表
     */
    try {
        //得到Class对象
        Class studentClass = Class.forName("test_reflection.Student2");
        //获得一个特定方法，第一个参数是方法名，后面是参数列表的类型
        Method privateMethod = studentClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
        //调用对象的方法，首先得有个对象，除非是静态方法，所以先用反射实例化一个对象
        Object obj = studentClass.getDeclaredConstructor(null).newInstance(null);
        privateMethod.setAccessible(true);
        //调用方法并获得返回值
        String result = (String) privateMethod.invoke(obj, 13);
        System.out.println(result);

        //调用静态方法
        Method staticMethod = studentClass.getDeclaredMethod("display", String.class);
        staticMethod.setAccessible(true);
        int ret = (Integer) staticMethod.invoke(null, "123");
        System.out.println(ret);

    } catch (Exception e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
}
}

打印：

调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = 13
abcd
123
1

可以看到，如果调用静态方法的话，像使用静态成员变量一样不需要传入对象，可以直接调用。

反射的应用

应用一：通过配置文件配置反射类的信息

配置文件：pro.txt

className = test_reflection.Animal

methodName = print

源文件：

package test_reflection;

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

class Animal{
public void print(){
    System.out.println("print");
}
}
public class UseReflectionByConfigFile {
public static void main(String[] args) {
    try {
        Class clazz = Class.forName(getValue("className"));
        Object obj = clazz.getDeclaredConstructor(null).newInstance(null);
        clazz.getDeclaredMethod(getValue("methodName"), null).invoke(obj, null);

    } catch (Exception e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }

}

  //此方法接收一个key，在配置文件中获取相应的value  
  public static String getValue(String key) throws IOException{  
      Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象  
      FileReader in = new FileReader("src/test_reflection/pro.txt");//获取输入流  
      pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中  
      in.close();  
      return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值  
  }  
}

将类的信息都保存在配置文件中，包括类名，成员方法名，字段名，等等。现在需要修改方法名，只需要在配置文件中修改完后，其他地方可以继续引用配置文件里的信息，通过引入配置文件，降低了耦合度，程序可扩展性增强。现在有需求，修改方法名为print1。

源文件：

class Animal{
public void print1(){
    System.out.println("print1");
}
}

如果没有引入配置文件，那么反射所有用到print方法的地方全部都要修改成print1，但是有配置文件之后就只用修改配置文件中的信息：

className = test_reflection.Animal

methodName = print1

所有引用配置信息的代码完全不用改动。

应用二：通过反射越过泛型检查

泛型：参数化类型。

参数化类型究竟是什么意思，个人理解是通过类型参数来在编译阶段限定你所想要的类型。

对泛型有一定了解的朋友应该都知道泛型擦除，泛型在编译阶段会有语法检查，而在编译过后的字节码文件中，泛型就不存在了，是什么类还是什么类，跟泛型参数没任何关系。所以可以这么理解，泛型其实就是一种语法检查机制，为了统一集合类型而存在的安全机制。

在前面我们提到了，反射作用于java运行时，也就是生成字节码文件之后。因为泛型在编译生成字节码文件后会被擦除，所以可以利用这一点使用反射越过泛型的语法检查。
```
public class ReflectionAndGeneric {
public static void main(String[] args) {
    List<Integer> strings = new ArrayList<Integer>();
    strings.add(123);
    strings.add(456);
    System.out.println(strings);

    Class listClass = strings.getClass();
    try {
        Method listAddMethod = listClass.getDeclaredMethod("add", Object.class);
        listAddMethod.invoke(strings, "你好~");
        System.out.println(strings);
    } catch (Exception e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
}
}
```
打印结果：

[123, 456]
[123, 456, 你好~]

两者相互证明：泛型在编译后擦除，反射是java运行时的。

参考资料：https://blog.youkuaiyun.com/sinat_38259539/article/details/71799078