Java反射机制

发布时间:2024年01月15日

1. 反射机制的概念

Java反射机制就是在运行状态中:

  • 对于任意一个类(即包括不同包名下的类),都能够知道这个类的所有属性和方法(即包括protected和private修饰的);
  • 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(即Class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类型对象。

综上,反射就是在运行状态下,通过字节码文件对象(即Class类的对象)去使用构造方法,成员变量,成员方法。

2. 获取Class对象的方法

1. Object类的getClass()方法。

2. 数据类型的静态的class属性。 数据类型是指所有的数据类型(包括基本数据类型,如int.class)。

3. 通过Class类的静态方法forName(String className) 其中className为全路径名,会抛出ClassNotFoundException异常

// 方式1
Person p = new Person();
Class c = p.getClass();

Person p2 = new Person();
Class c2 = p2.getClass();

System.out.println(p == p2);// false
System.out.println(c == c2);// true

// 方式2
Class c3 = Person.class;
System.out.println(c == c3);// true

try {
	// 方式3
	Class c4 = Class.forName("com.zengk.reflect.Person");
	System.out.println(c == c4); //true
} catch (ClassNotFoundException e) {
}

一个类只有一个Class对象,即对某个类的所有对象,通过getClass()方法或class属性获取到的Class对象都是同一个,当然,通过Class.forName获取的Class对象也是同一个。

开发中推荐使用第三种方式,原因有两点:

  1. 通过getClass()方法或class属性对某个类使用反射,需要先对这个类进行导包,如果此类不存在,则程序错误,无法编译;而通过Class.forName(className)方法,由于只是传入某个类的全路径名字符串,所以不需要导包,并且即使该类不存在,也只是在运行时执行到此处时报出ClaaNotFoundException异常,程序还是能编译通过的。

  2. 通过Class.forName方法使用反射,可以结合配置文件实现软编码,即在配置文件中定义className字符串,然后在程序中解析出来,只需修改配置文件中的全路径类名,就可以使用同一套代码对不同的类实现反射。

3. 使用反射获取并使用构造方法、成员变量、成员方法

在反射技术中,一个类的构造方法,成员变量,成员方法都被封装成了对应的对象

  • 构造方法——Constructor对象
  • 成员变量——Field对象
  • 成员方法——Method

所以通过反射去获取并使用某个类的构造方法、成员变量、成员方法,就是通过他们相应的对象实现的。

3.1 通过反射获取构造方法并使用

1. 获取所有公共构造方法的构造器对象:

public Constructor<?>[] getConstructors()

2. 获取所有构造方法(包括私有的和protected)的构造器对象:

public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()

3. 获取某一个公共构造方法的构造器对象:

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

其中parameterTypes是可变参数, 实际上是一个Class类型的数组。表示构造方法的参数类型的字节码文件对象(Class对象)

4. 通过构造器对象创建对象:

public T newInstance(Object... initargs)

其中intitleargs表示构造方法需要传入的具体参数

代码示例:

// 获取字节码文件对象
Class c = null;
try {
	c = Class.forName("com.zengk.reflect.Person");
} catch (ClassNotFoundException e) {
	e.printStackTrace();
}

//Constructor[] cons1 = c.getConstructors();
//Constructor[] cons2 = c.getDeclaredConstructors();

Constructor con = null;
Object obj = null;

try {
	// 获取的是无参数构造方法的构造器对象
	con = c.getConstructor();

	//表示通过无参构造方法的构造器创建对象
	obj = con.newInstance();
} catch (Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

try {
	// 获取的是带参构造方法的构造器对象
	con = c.getConstructor(String.class, int.class);

	//表示通过带参构造方法的构造器创建对象
	obj = con.newInstance("zengk", 26);
} catch (Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

3.2 通过反射获取成员变量并使用

Class

获取所有公共的成员变量

public Field[] getFields()

获取所有的成员变量(包括private和protected)

public Field[] getDeclaredFields()

获取单个的公共成员变量

public Field getField(String name)

获取单个的成员变量(包括private和protected)。通过getField获取不到私有的成员变量,会报NoSuchFieldException异常,要通过getDeclaredField(String varName)获取

public Field getDeclaredField(String name)

Field

给obj对象的field字段表示的成员变量赋值

public void set(Object obj, Object value)

获取该Field对象表示的成员变量的值

public Object get(Object obj)

对Field字段表示的成员变量赋值时,设置是否取消Java语言访问检查。其中参数flag为true表示取消Java语言访问检查,false表示实施Java语言访问检查。flag设置为true时也称为暴力访问。通过反射给私有成员变量赋值前,需要强制取消Java语言访问检查,否则在调Field.set方法赋值时会报IllegalAccessException异常

public void setAccessible(boolean flag)

代码示例:

// 获取字节码文件对象
Class c = Class.forName("com.zengk.reflect.Person");

//1. 获取所有公共的成员变量:  Field[] fields = c.getFields();
//2. 获取所有的成员变量:     Field[] fields = c.getDeclaredFields();

// 获取构造器对象
Constructor con = null;
Object obj = null;
try {
	con = c.getConstructor();
	obj = con.newInstance();
} catch (Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

Field ageField = null;
try {
	//3. 获取单个的公共成员变量
	ageField = c.getField("age");

	//给obj对象的field字段表示的成员变量age赋值为20
	//public void set(Object obj, Object value)
	ageField.set(obj, 20);
} catch (Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

Field nameField = null;
try {
	// 4. 获取单个的成员变量(包括private和protected)
	//    通过getField获取不到私有的成员变量,会报NoSuchFieldException异常,
	//    要通过getDeclaredField(String varName)获取
	nameField = c.getDeclaredField("name");

	//通过反射给私有成员变量赋值前,需要强制取消Java语言访问检查,
	//否则在调Field.set方法赋值时会报IllegalAccessException异常
	nameField.setAccessible(true);

	nameField.set(obj, "zengk");
} catch (Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

3.3 通过反射获取成员方法并使用

获取所有公共方法,包括父类的

public Method[] getMethods()

获取本类的所有方法

public Method[] getDeclaredMethods()

获取单个的公共方法, 其中name表示方法名,parameterTypes表示所有形参的Class对象。如果方法没有形参,则parameterTypesnull

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

获取单个的所有方法(包括私有的)

public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

通过Method对象调用方法,其中obj是方法所在类的对象(通过构造器对象得到的), args表示该成员方法的具体参数值。如果方法没有形参,则argsnull

public Object invoke(Object obj, Object... args)

在通过invoke方法调用私有成员方法之前,需要调setAccessible(true)取消Java语言访问检查。

代码示例:

// 获取字节码文件对象
Class c = Class.forName("com.zengk.reflect.Person");

// 创建对象
Constructor con = c.getConstructor();
Object obj = con.newInstance();

// Method[] methods = c.getMethods();// 所有公共方法,包括父类的
// Method[] methods = c.getDeclaredMethods();// 本类的所有方法

//第一种:无参数无返回值
Method m1 = c.getMethod("show", null);
m1.invoke(obj, null);

//第二种:带参数无返回值
Method m2 = c.getMethod("function", String.class);
m2.invoke(obj, "zengk");

//第三种:带多个参数有返回值 
Method m3 = c.getMethod("reutrnValue", String.class, int.class);
Object ooo = m3.invoke(obj, "zengk", 26);

//第四种:私有方法的调用
Method m4 = c.getDeclaredMethod("hello", null);
m4.setAccessible(true);
m4.invoke(obj, null);

4. 通过反射越过泛型检查

举例: 在ArrayList<Integer>对象list中添加一个字符串数据

ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();
array.add(10); // right
array.add("hello"); // error

如果调list.add方法,只能添加泛型规定的Integer类型对象,添加其他类型对象编译时就会报错。通过反射,可以利用list的字节码文件对象(Class对象),调用getMethod("add", Object.class);获取Method对象,再通过invoke方法就可以向listadd添加Object的对象。因为所有类型都继承了Object类,所以根据Java的多太特性,可以向list中添加String对象,甚至其他任意对象。

// 获取字节码文件对象
Class c = array.getClass();
Method m = c.getMethod("add", Object.class);
m.invoke(array, "hello");
m.invoke(array, "world");
m.invoke(array, "java");
m.invoke(array, 23.45f);
m.invoke(array, new Person());

System.out.println(array);
文章来源:https://blog.csdn.net/zengkaiqiang562/article/details/135606331
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