Java 反射

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；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

在了解反射机制之前我们首先了解一下Java类加载的过程

类加载过程

image.png

加载

加载是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

验证

这是虚拟机安全的重要保障，JVM需要核检字节信息是符合Java虚拟机规范的，否则就被认为是VerifyError。这样就防止了恶意信息或者不合规的信息危害JVM的运行。

准备

准备阶段主要是为类变量（注意，不是实例变量）分配内存，并且赋予初值。
特别需要注意初值，不是代码中具体写的初始化的值，而是Java虚拟机根据不同变量类型的默认初始值。

解析

将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

初始化

主要是对类变量初始化，是执行类构造器的过程。

反射机制的相关类

通过反射可访问的主要描述信息

组成部分	访问方法	返回值类型	说明
包路径	getPackage()	Package对象	获得该类的存放路径
类名称	getName()	String对象	获得该类的名称
继承类	getSuperclass()	Class对象	获得该类继承的类
实现接口	getInterfaces()	Class型数组	获得该类实现的所有接口
构造方法	getConstructors()	Constructor型数组	获得所有权限为public的构造方法
	getConstructor(Class<?>...parameterTypes)	Constructor对象	获得权限为public的指定构造方法
	getDealaredConstructors()	Constructor型数组	获得所有构造方法，按声明顺序返回
	getDealaredConstructor(Class<?>...parameterTypes)	Constructor对象	获得指定的构造方法
方法	getMethods()	Method型数组	获取所有权限为public的方法
	getMethod(String name,Class<?>...parametersTypes)	Method对象	获得权限为public的指定方法
	getDeclareMethods()	Method型数组	获得所有方法，按声明顺序返回
	getDeclareMethod(String name,Class<?>...parameterTypes)	Method对象	获得指定方法
成员变量	getFields()	Field型数组	获得所有权限为public的成员变量
	getField(Sgtring name)	Field对象	获得权限为public的指定成员变量
	getDeclaredFields()	Field型数组	获得所有成员变量,按声明顺序返回
	getDeclaredField(String name)	Field对象	获得指定的成员变量
内部类	getClasses()	Class型数组	获得所有权限为public的内部类
	getDeclaredClasses()	Class型数组	获得所有内部类
内部类的声明类	getDeclaringClass()	Class对象	如果该类为内部类,则返回它的成员类,否则返回null

说明:
通过getFields()和getMethods()方法依次获得权限为public的成员变量和方法时，将包含从超类中继承到的成员变量和方法；而通过方法getDeclaredFields()和getDeclaredMethods()只能获得在本类中定义的所有成员变量和方法

获取Class对象的三种方式

任何一个类都是Class类的实例对象，这个实例对象有三种表示方式：(我们新建一个Student类)
① Class c1 = stu.getClass();//已知该类的对象通过getClass方法（知道对象时用）
② Class c2 = Student.class;//实际告诉我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class（知道类名时用）
③Class c3 = Class.forName("类的全名");//会有一个ClassNotFoundException异常

public class Fanshe {
    public static void main(String[] args) {
        //第一种方式获取Class对象
        Student stu1 = new Student();//这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
        Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
        System.out.println(stuClass.getName());

        //第二种方式获取Class对象
        Class stuClass2 = Student.class;
        System.out.println(stuClass == stuClass2);//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个

        //第三种方式获取Class对象
        try {
            Class stuClass3 = Class.forName("com.company.Student");//注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名
            System.out.println(stuClass3 == stuClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

注意：

在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。
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。

通过反射获取构造方法并使用：

student类：

public class Student {

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

    // 无参构造方法
    public Student(){
        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 Student(char name){
        System.out.println("姓名：" + name);
    }

    // 有多个参数的构造方法
    public Student(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 Student(boolean n){
        System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    }

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

}

测试类：

public class Constructors {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.加载Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.company.Student");

        //2.获取所有公有构造方法
        System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
        Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : conArray){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println("************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************");
        conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : conArray){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
        Constructor con = clazz.getConstructor(null);
        //1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
        //2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。

        System.out.println("con = " + con);
        //调用构造方法
        Object obj = con.newInstance();
        //  System.out.println("obj = " + obj);
        //  Student stu = (Student)obj;

        System.out.println("******************获取私有构造方法，并调用*******************************");
        con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
        System.out.println(con);
        //调用构造方法
        con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
        obj = con.newInstance('男');
    }

}

输出
**********************所有公有构造方法*********************************
public com.company.Student(java.lang.String,int)
public com.company.Student(char)
public com.company.Student()
************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************
private com.company.Student(int)
protected com.company.Student(boolean)
public com.company.Student(java.lang.String,int)
public com.company.Student(char)
public com.company.Student()
com.company.Student(java.lang.String)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public com.company.Student()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法，并调用*******************************
public com.company.Student(char)
姓名：男

获取成员变量并调用

student类：

public class Student {

    public String name;
    protected int age;
    char sex;
    private String phoneNum;

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

测试类

public class Fields {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.company.Student");
        //2.获取字段
        System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
        Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
        for(Field f : fieldArray){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
        fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
        for(Field f : fieldArray){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("*************获取公有字段并调用***********************************");
        Field f = stuClass.getField("name");
        System.out.println(f);
        //获取一个对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
        //为字段设置值
        f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
        //验证
        Student stu = (Student)obj;
        System.out.println("验证姓名：" + stu.name);


        System.out.println("**************获取私有字段并调用********************************");
        f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
        System.out.println(f);
        f.setAccessible(true);//暴力反射，解除私有限定
        f.set(obj, "18888889999");
        System.out.println("验证电话：" + stu);

    }
}

输出
************获取所有公有的字段********************
public java.lang.String com.company.Student.name
************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************
public java.lang.String com.company.Student.name
protected int com.company.Student.age
char com.company.Student.sex
private java.lang.String com.company.Student.phoneNum
*************获取公有字段并调用***********************************
public java.lang.String com.company.Student.name
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
验证姓名：刘德华
**************获取私有字段并调用********************************
private java.lang.String com.company.Student.phoneNum
验证电话：Student [name=刘德华, age=0, sex=, phoneNum=18888889999]

获取成员方法并调用

student类：

public class Student {
    //**************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";
    }
}

测试类

public class MethodClass {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.company.Student");
        //2.获取所有公有方法
        System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
        stuClass.getMethods();
        Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");
        methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
        Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
        System.out.println(m);
        //实例化一个Student对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
        m.invoke(obj, "刘德华");

        System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
        m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
        System.out.println(m);
        m.setAccessible(true);//解除私有限定
        Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
        System.out.println("返回值：" + result);


    }
}

输出
***************获取所有的”公有“方法*******************
public java.lang.String com.company.Student.toString()
public void com.company.Student.show1(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法，包括私有的*******************
public java.lang.String com.company.Student.toString()
private java.lang.String com.company.Student.show4(int)
public void com.company.Student.show1(java.lang.String)
void com.company.Student.show3()
protected void com.company.Student.show2()
***************获取公有的show1()方法*******************
public void com.company.Student.show1(java.lang.String)
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
调用了：公有的，String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String com.company.Student.show4(int)
调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = 20
返回值：abcd

参考资料
Java基础之—反射（非常重要）