java反射机制与动态代理1

前言，在Java运行时刻，能否知道一个类的属性方法并调用改动之？对于任意一个对象，能否知道他的所属类，并调用他的方法？答案是肯定的。这种动态的获取信息及动态调用方法的机制在Java中称为“反射”（reflection）。

 

Java反射机制主要提供以下功能：

 

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。

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 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。

 

一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。

 

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中：
Class类：代表一个类；
Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）；
Method类：代表类的方法；
Constructor 类：代表类的构造方法；
Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法；

 

例程DateMethodsTest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，代码如下：

 

Java代码

1. public class DateMethodsTest   
2. {   
3.     public static void main(String args[]) throws Exception   
4.     {   
5.         // 加载并初始化命令行参数指定的类   
6.         Class<?> classType = Class.forName("java.util.Date");   
7.         // 获得类的所有方法   
8.         Method methods[] = classType.getDeclaredMethods();   
9.         for (int i = 0; i < methods.length; i++)   
10.         {   
11.             System.out.println(methods[i].toString());   
12.         }   
13.     }   
14. }  

public class DateMethodsTest
{
    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        // 加载并初始化命令行参数指定的类
        Class<?> classType = Class.forName("java.util.Date");
        // 获得类的所有方法
        Method methods[] = classType.getDeclaredMethods();
        for (int i = 0; i < methods.length; i++)
        {
            System.out.println(methods[i].toString());
        }
    }
}

 DateMethodsTest.java

 

例程ReflectTester类进一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法，代码如下：

 

Java代码

1. public class ReflectTester {   
2.     public Object copy(Object object) throws Exception {   
3.         // 获得对象的类型   
4.         Class<?> classType = object.getClass();   
5.         System.out.println("Class:" + classType.getName());   
6.   
7.         // 通过默认构造方法创建一个新的对象   
8.         Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {}).newInstance(new Object[] {});   
9.   
10.         // 获得对象的所有属性   
11.         Field fields[] = classType.getDeclaredFields();   
12.   
13.         for (int i = 0; i < fields.length; i++) {   
14.             Field field = fields[i];   
15.   
16.             String fieldName = field.getName();   
17.             String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();   
18.             // 获得和属性对应的getXXX()方法的名字   
19.             String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);   
20.             // 获得和属性对应的setXXX()方法的名字   
21.             String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);   
22.   
23.             // 获得和属性对应的getXXX()方法   
24.             Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[] {});   
25.             // 获得和属性对应的setXXX()方法   
26.             Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[] { field.getType() });   
27.   
28.             // 调用原对象的getXXX()方法   
29.             Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});   
30.             System.out.println(fieldName + ":" + value);   
31.             // 调用拷贝对象的setXXX()方法   
32.             setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });   
33.         }   
34.         return objectCopy;   
35.     }   
36.   
37.     public static void main(String[] args) throws Exception {   
38.         Customer customer = new Customer("Tom", 21);   
39.         customer.setId(new Long(1));   
40.   
41.         Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);   
42.         System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " "  
43.                 + customerCopy.getName() + " " + customerCopy.getAge());   
44.     }   
45. }   
46.   
47. class Customer {   
48.     private Long id;   
49.   
50.     private String name;   
51.   
52.     private int age;   
53.   
54.     public Customer() {   
55.     }   
56.   
57.     public Customer(String name, int age) {   
58.         this.name = name;   
59.         this.age = age;   
60.     }   
61.   
62.     public Long getId() {   
63.         return id;   
64.     }   
65.   
66.     public void setId(Long id) {   
67.         this.id = id;   
68.     }   
69.   
70.     public String getName() {   
71.         return name;   
72.     }   
73.   
74.     public void setName(String name) {   
75.         this.name = name;   
76.     }   
77.   
78.     public int getAge() {   
79.         return age;   
80.     }   
81.   
82.     public void setAge(int age) {   
83.         this.age = age;   
84.     }   
85. }  

public class ReflectTester {
	public Object copy(Object object) throws Exception {
		// 获得对象的类型
		Class<?> classType = object.getClass();
		System.out.println("Class:" + classType.getName());

		// 通过默认构造方法创建一个新的对象
		Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {}).newInstance(new Object[] {});

		// 获得对象的所有属性
		Field fields[] = classType.getDeclaredFields();

		for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
			Field field = fields[i];

			String fieldName = field.getName();
			String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();
			// 获得和属性对应的getXXX()方法的名字
			String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);
			// 获得和属性对应的setXXX()方法的名字
			String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);

			// 获得和属性对应的getXXX()方法
			Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[] {});
			// 获得和属性对应的setXXX()方法
			Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[] { field.getType() });

			// 调用原对象的getXXX()方法
			Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});
			System.out.println(fieldName + ":" + value);
			// 调用拷贝对象的setXXX()方法
			setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });
		}
		return objectCopy;
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Customer customer = new Customer("Tom", 21);
		customer.setId(new Long(1));

		Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);
		System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " "
				+ customerCopy.getName() + " " + customerCopy.getAge());
	}
}

class Customer {
	private Long id;

	private String name;

	private int age;

	public Customer() {
	}

	public Customer(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public Long getId() {
		return id;
	}

	public void setId(Long id) {
		this.id = id;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
}

 ReflectTester.java

 

ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤：

（1）获得对象的类型：
Class classType=object.getClass();
System.out.println("Class:"+classType.getName());

 

在java.lang.Object 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法：
getName()：获得类的完整名字；
getFields()：获得类的public类型的属性；
getDeclaredFields()：获得类的所有属性；
getMethods()：获得类的public类型的方法；
getDeclaredMethods()：获得类的所有方法；

 

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型；

getConstructors()：获得类的public类型的构造方法；
getConstructor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型；
newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象；

 

（2）通过默认构造方法创建一个新对象：
Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。

 

（3）获得对象的所有属性：
Field fields[]=classType.getDeclaredFields();
Class 类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性。

 

（4）获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中。

 

以上是一个反射（reflection）的比较详细的解说，当然真正工程上是不会这样麻烦的，这里是底层的讲解。

 

 

以下这个类运用反射机制调用其add()和echo()方法，代码如下：

 

 

Java代码

1. import java.lang.reflect.Method;   
2.   
3. public class InvokeTester {   
4.     public int add(int param1, int param2) {   
5.         return param1 + param2;   
6.     }   
7.   
8.     public String echo(String msg) {   
9.         return "echo: " + msg;   
10.     }   
11.   
12.     public static void main(String[] args) throws Exception {   
13.         Class<?> classType = InvokeTester.class;   
14.         Object invokeTester = classType.newInstance();   
15.   
16.         // 调用InvokeTester对象的add()方法   
17.         Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class,   
18.                 int.class });   
19.         Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] {   
20.                 new Integer(100), new Integer(200) });   
21.         System.out.println((Integer) result);   
22.   
23.         // 调用InvokeTester对象的echo()方法   
24.         Method echoMethod = classType.getMethod("echo",   
25.                 new Class[] { String.class });   
26.         result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { "Hello" });   
27.         System.out.println((String) result);   
28.     }   
29. }  

import java.lang.reflect.Method;

public class InvokeTester {
	public int add(int param1, int param2) {
		return param1 + param2;
	}

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

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> classType = InvokeTester.class;
		Object invokeTester = classType.newInstance();

		// 调用InvokeTester对象的add()方法
		Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class,
				int.class });
		Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] {
				new Integer(100), new Integer(200) });
		System.out.println((Integer) result);

		// 调用InvokeTester对象的echo()方法
		Method echoMethod = classType.getMethod("echo",
				new Class[] { String.class });
		result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { "Hello" });
		System.out.println((String) result);
	}
}

 InvokeTester.java

 

add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象的代码如下：
Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});
Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回。

 

在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：

Object result=addMethod.invoke(invokeTester,
new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});
System.out.println((Integer)result); //result 为Integer类型。

 

java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。下面的例子ArrayTester1.java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，代码如下：

 

Java代码

1. import java.lang.reflect.Array;   
2.   
3. public class ArrayTester1   
4. {   
5.     public static void main(String args[]) throws Exception   
6.     {   
7.         Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");   
8.         // 创建一个长度为10的字符串数组   
9.         Object array = Array.newInstance(classType, 10);   
10.         // 把索引位置为5的元素设为"hello"   
11.         Array.set(array, 5, "hello");   
12.         // 获得索引位置为5的元素的值   
13.         String s = (String) Array.get(array, 5);   
14.         System.out.println(s);   
15.     }   
16. }  

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester1
{
    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
        // 创建一个长度为10的字符串数组
        Object array = Array.newInstance(classType, 10);
        // 把索引位置为5的元素设为"hello"
        Array.set(array, 5, "hello");
        // 获得索引位置为5的元素的值
        String s = (String) Array.get(array, 5);
        System.out.println(s);
    }
}

 ArrayTester1.java

 

Java API是个很好的帮助资料，大家可以查阅观看。比如说以上的例子：classType就是String类型的一个对象。通过Array类的newInstance(类型, 长度)创建了一个长度为10的，类型为String的Array数组。通过Array的get和set方法可以将字符串“hello”插进下标为5（实际上是Array中第六个元素）的“数组方块”中。

 

下面例子是一个复杂的多维数组例子，不过只要了解了一维数组，应该不难了解多维数组的。所谓多维数组只是下级数组作为一个“元素”存在于上级数组中。

 

例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为[3][5][10] 的元素的值为设37，代码如下：

Java代码

1. import java.lang.reflect.Array;   
2.   
3. public class ArrayTester2   
4. {   
5.     public static void main(String args[])   
6.     {   
7.         int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };   
8.         Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);   
9.         Object arrayObj = Array.get(array, 3);   
10.         Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();   
11.         System.out.println(cls);   
12.         arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);   
13.         Array.setInt(arrayObj, 10, 37);   
14.         int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;   
15.         System.out.println(arrayCast[3][5][10]);   
16.     }   
17. }  

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester2
{
	public static void main(String args[])
	{
		int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };
		Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
		Object arrayObj = Array.get(array, 3);
		Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();
		System.out.println(cls);
		arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);
		Array.setInt(arrayObj, 10, 37);
		int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;
		System.out.println(arrayCast[3][5][10]);
	}
}

 ArrayTester2.java

 

 Class是Reflection起源。针对任何您想探勘的class，唯有先为它产生一个Class object，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。

 

Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class object。

 

（一）运用getClass()方法：

String str = "abc";

Class class = str.getClass();

 

（二）运用Class.getSuperclass()方法：

Button b = new Button();

Class c1 = b.getSuperclass();

Class c2 = c1.getSuperclass();

 

（三）运用静态方法Class.forName()，这个最常用：

Class c1 = Class.forName("java.lang.String");

Class c2 = Class.forName("java.util.Date");

 

（四）运用.class语法：

Class c1 = String.class;

Class c2 = java.awt.Button.class;

Class c3 = int.class;

Class C4 = int[].class;

 

（五）运用原始包装类的TYPE方法：

Class c1 = Integer.TYPE;

Class c2 = Character.TYPE;

Class c3 = Boolean.TYPE;

Class c4 = Void.TYPE;

 

通过这五种方法，可以生成我们想要的类对象。