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。
Java反射机制主要提供了以下功能:
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时获取或者修改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(属性)
Class
反射始于 Class,Class 是一个类,封装了当前对象所对应的类的信息。一个类中有属性,方法,构造器等,比如说有一个Person类,一个Order类,一个Book类,这些都是不同的类,现在需要一个类,用来描述类,这就是 Class,它应该有类名,属性,方法,构造器等。Class是用来描述类的类。
Class类是一个对象照镜子的结果,对象可以看到自己有哪些属性,方法,构造器,实现了哪些接口等等。对于每个类而言,JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个 Class 对象包含了特定某个类的有关信息。 对象只能由系统建立对象,一个类(而不是一个对象)在 JVM 中只会有一个Class实例。
获取 Class 对象的四种方式
如果我们动态获取到这些信息,我们需要依靠 Class 对象。Class 类对象将一个类的方法、变量等信息告诉运行的程序。Java 提供了四种方式获取 Class 对象:
- 知道具体类的情况下可以使用:即直接获取某一个对象的 class
Class alunbarClass = TargetObject.class;
Class<?> klass = int.class;
Class<?> classInt = Integer.TYPE;
但是我们一般是不知道具体类的,基本都是通过遍历包下面的类来获取 Class 对象,通过此方式获取 Class 对象不会进行初始化
- 通过
Class.forName()
传入类的路径获取:
Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.study.TargetObject");
Class.forName(className) 方法:
public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
return forName(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller));
}
第2个 boolean 参数表示类是否需要初始化,Class.forName(className) 默认是需要初始化。
一旦初始化,就会触发目标对象的 static 块代码执行,static 参数也会被再次初始化。
- 通过对象实例
instance.getClass()
获取:即调用某个对象的 getClass() 方法
StringBuilder str = new StringBuilder("123");
Class<?> klass = str.getClass();
- 通过类加载器
xxxClassLoader.loadClass()
传入类路径获取
class clazz = ClassLoader.LoadClass("cn.study.TargetObject");
通过类加载器获取 Class 对象不会进行初始化,意味着不进行包括初始化等一些列步骤,静态块和静态对象不会得到执行。
判断是否为某个类的实例
一般地,我们用 instanceof
关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中 Class 对象的 isInstance()
方法来判断是否为某个类的实例,它是一个 native 方法:
public native boolean isInstance(Object obj);
使用方法:
if(B.Class.isInstance(a)){
}
表示:a 是否能强转为 B 类型
判断是否为某个类的类型:
public boolean isAssignableFrom(Class<?> cls)
isAssignableFrom
是 Class 类的方法,主要用于判断此 Class 对象表示的类或接口是否与指定的 Class 参数表示的类或接口相同,或者是它们的超类或超接口。
创建实例
通过反射来生成对象主要有两种方式。
- 使用 Class 对象的 newInstance() 方法来创建 Class 对象对应类的实例。
Class<?> c = String.class;
Object str = c.newInstance();
- 先通过 Class 对象获取指定的 Constructor 对象,再调用 Constructor 对象的 newInstance() 方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。
//获取String所对应的Class对象
Class<?> c = String.class;
//获取String类带一个String参数的构造器
Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);
//根据构造器创建实例
Object obj = constructor.newInstance("23333");
System.out.println(obj);
获取构造器信息
获取构造器的方法
Constructor getConstructor(Class[] params) -- 获得使用特殊的参数类型的public构造函数(包括父类)
Constructor[] getConstructors() -- 获得类的所有公共构造函数
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) -- 获得使用特定参数类型的构造函数(包括私有)
Constructor[] getDeclaredConstructors() -- 获得类的所有构造函数(与接入级别无关)
获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似。主要是通过 Class 类的 getConstructor 方法得到 Constructor 类的一个实例,而 Constructor 类有一个 newInstance 方法可以创建一个对象实例:
public T newInstance(Object ... initargs)
获取类的成员变量(字段)信息
获得字段信息的方法:
Field getField(String name) -- 获得命名的公共字段
Field[] getFields() -- 获得类的所有公共字段
Field getDeclaredField(String name) -- 获得类声明的命名的字段
Field[] getDeclaredFields() -- 获得类声明的所有字段
调用方法
获得方法信息的方法
Method getMethod(String name, Class[] params) -- 使用特定的参数类型,获得命名的公共方法
Method[] getMethods() -- 获得类的所有公共方法
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) -- 使用特写的参数类型,获得类声明的命名的方法
Method[] getDeclaredMethods() -- 获得类声明的所有方法
当我们从类中获取了一个方法后,我们就可以用 invoke()
方法来调用这个方法。 invoke 方法的原型为:
public Object invoke(Object obj, Object... args)
利用反射创建数组
数组在 Java 里是比较特殊的一种类型,它可以赋值给一个 Object Reference 其中的 Array 类为 java.lang.reflect.Array 类。我们通过 Array.newInstance() 创建数组对象,它的原型是:
public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length);
反射获取泛型真实类型
当我们对一个泛型类进行反射时,需要得到泛型中的真实数据类型,来完成如 json 反序列化的操作。此时需要通过 Type 体系来完成。 Type 接口包含了一个实现类(Class)和四个实现接口,他们分别是:
- TypeVariable
泛型类型变量。可以获得泛型上下限等信息; - ParameterizedType
具体的泛型类型,可以获得元数据中泛型签名类型(泛型真实类型) - GenericArrayType
当需要描述的类型是泛型类的数组时,比如List[],Map[],此接口会作为Type的实现。 - WildcardType
通配符泛型,获得上下限信息;
TypeVariable
/**
* TypeVariable
* 泛型变量, 泛型信息在编译时会被转换为一个特定的类型, 而TypeVariable就是用来反映在JVM编译该泛型前的信息.
* TypeVariable就是<T>、<C extends Collection>中的变量T、C本身; 它有如下方法:
*
* Type[] getBounds(): 获取类型变量的上边界, 若未明确声明上边界则默认为Object
* D getGenericDeclaration(): 获取声明该类型变量的类型
* String getName(): 获取在源码中定义时的名字
* 注意:
*
* 类型变量在定义的时候只能使用extends进行(多)边界限定, 不能用super;
*
* 为什么边界是一个数组? 因为类型变量可以通过&进行多个上边界限定,因此上边界有多个
*
* @param <K>
* @param <V>
*/
public class TestType<K extends Comparable & Serializable, V> {
K key;
V value;
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获取字段的类型
Field fk = TestType.class.getDeclaredField("key");
Field fv = TestType.class.getDeclaredField("value");
TypeVariable keyType = (TypeVariable) fk.getGenericType();
TypeVariable valueType = (TypeVariable) fv.getGenericType();
// getName 方法
System.out.println(keyType.getName()); // K
System.out.println(valueType.getName()); // V
// getGenericDeclaration 方法
System.out.println(keyType.getGenericDeclaration()); // class com.test.TestType
System.out.println(valueType.getGenericDeclaration()); // class com.test.TestType
// getBounds 方法
System.out.println("K 的上界:"); // 有两个
for (Type type : keyType.getBounds()) { // interface java.lang.Comparable
System.out.println(type); // interface java.io.Serializable
}
System.out.println("V 的上界:"); // 没明确声明上界的, 默认上界是 Object
for (Type type : valueType.getBounds()) { // class java.lang.Object
System.out.println(type);
}
}
}
ParameterizedType
/**
* ParameterizedType
* 具体的泛型类型, 如Map<String, String>
* 有如下方法:
* <p>
* Type getRawType(): 返回承载该泛型信息的对象, 如上面那个Map<String, String>承载范型信息的对象是Map
* Type[] getActualTypeArguments(): 返回实际泛型类型列表, 如上面那个Map<String, String>实际范型列表中有两个元素, 都是String
*/
public class TestType {
Map<String, String> map;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Field f = TestType.class.getDeclaredField("map");
System.out.println(f.getGenericType()); // java.util.Map<java.lang.String, java.lang.String>
ParameterizedType pType = (ParameterizedType) f.getGenericType();
System.out.println(pType.getRawType()); // interface java.util.Map
for (Type type : pType.getActualTypeArguments()) {
System.out.println(type); // 打印两遍: class java.lang.String
}
}
}
GenericArrayType
/**
* GenericArrayType
* 泛型数组,组成数组的元素中有范型则实现了该接口; 它的组成元素是ParameterizedType或TypeVariable类型,它只有一个方法:
* <p>
* Type getGenericComponentType(): 返回数组的组成对象
*
* @param <T>
*/
public class TestType<T> {
List<String>[] lists;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Field f = TestType.class.getDeclaredField("lists");
GenericArrayType genericType = (GenericArrayType) f.getGenericType();
System.out.println(genericType.getGenericComponentType()); // java.util.List<java.lang.String>
}
}
WildcardType
/**
* WildcardType
* 该接口表示通配符泛型, 比如? extends Number 和 ? super Integer 它有如下方法:
*
* Type[] getUpperBounds(): 获取范型变量的上界
* Type[] getLowerBounds(): 获取范型变量的下界
* 注意:
*
* 现阶段通配符只接受一个上边界或下边界, 返回数组是为了以后的扩展, 实际上现在返回的数组的大小是1
*/
public class TestType {
private List<? extends Number> a; // 上限
private List<? super String> b; //下限
public static void main(String[] args) throws Exception {
Field fieldA = TestType.class.getDeclaredField("a");
Field fieldB = TestType.class.getDeclaredField("b");
// 先拿到范型类型
ParameterizedType pTypeA = (ParameterizedType) fieldA.getGenericType();
ParameterizedType pTypeB = (ParameterizedType) fieldB.getGenericType();
// 再从范型里拿到通配符类型
WildcardType wTypeA = (WildcardType) pTypeA.getActualTypeArguments()[0];
WildcardType wTypeB = (WildcardType) pTypeB.getActualTypeArguments()[0];
// 方法测试
System.out.println(wTypeA.getUpperBounds()[0]); // class java.lang.Number
System.out.println(wTypeB.getLowerBounds()[0]); // class java.lang.String
// 看看通配符类型到底是什么, 打印结果为: ? extends java.lang.Number
System.out.println(wTypeA);
}
}
Gson反序列化
public class TypeRefrence<T> {
Type type;
T t;
protected TypeRefrence() {
//获得泛型类型
Type genericSuperclass = getClass().getGenericSuperclass();
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
//因为类泛型可以定义多个 A<T,E..> 所以是个数组
Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
type = actualTypeArguments[0];
}
public Type getType() {
return type;
}
}
package com.wuc.test.reflect;
import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.reflect.TypeToken;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
public class Deserialize {
static class Response<T> {
T data;
int code;
String message;
@Override
public String toString() {
return "Response{" +
"data=" + data +
", code=" + code +
", message='" + message + '\'' +
'}';
}
public Response(T data, int code, String message) {
this.data = data;
this.code = code;
this.message = message;
}
}
static class Data {
String result;
public Data(String result) {
this.result = result;
}
@Override
public String toString() {
return "Data{" +
"result=" + result +
'}';
}
}
static class ChildTypeRefrence {
Response<Data> t;
}
public static void main(String[] args) {
Response<Data> dataResponse = new Response(new Data("数据"), 1, "成功");
Gson gson = new Gson();
String json = gson.toJson(dataResponse);
System.out.println(json);
//反序列化......
/**
* 有花括号: 代表是匿名内部类,创建一个匿名内部类的实例对象
* 没花括号:创建实例对象
*/
Type type = new TypeRefrence<Response<Data>>() {}.getType();
System.out.println(type);
Response<Data> response = gson.fromJson(json, type);
// 为什么TypeToken要定义为抽象类?
Response<Data> resp = gson.fromJson(json, new TypeToken<Response<Data>>() {}.getType());
System.out.println(response.data.getClass());
System.out.println(resp.data.getClass());
}
}
在进行 GSON 反序列化时,存在泛型时,可以借助 TypeToken
获取 Type 以完成泛型的反序列化。但是为什么 TypeToken
要被定义为抽象类呢?
因为只有定义为抽象类或者接口,这样在使用时,需要创建对应的实现类,此时确定泛型类型,编译才能够将泛型signature
信息记录到 Class 元数据中。
实例
实例一:注解+反射 自动完成 findViewById 的功能
创建 InjectView 注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface InjectView {
@IdRes int value();
}
public class InjectUtils {
public static void injectView(Activity activity) {
Class<? extends Activity> cls = activity.getClass();
//获取此类所有成员
Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : declaredFields) {
// 判断属性是否被 InjectView 注解声明
if (field.isAnnotationPresent(InjectView.class)) {
InjectView injectView = field.getAnnotation(InjectView.class);
// 获取注解中设置的id
int id = injectView.value();
View view = activity.findViewById(id);
field.setAccessible(true);// 设置访问权限,允许操作 private 的属性
try {
// 反射设置 属性的值
field.set(activity, view);
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
在 Activity 中的使用
public class InjectActivity extends AppCompatActivity {
@InjectView(R.id.tv)
private AppCompatTextView tv;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_inject);
InjectUtils.injectView(this);
tv.setText("结果展示");
}
}
实现效果:
实例二:通过自定义注解与反射实现页面跳转的参数注入
实现以下功能:
InjectActivity 跳转到 SecondActivity 时使用 Intent 携带参数:
new Intent().putExtra("name","Lance").putExtra("boy",true);SecondActivity 利用反射实现自动注入 获取参数:
@Autowired
public String name;
@Autowired("boy")
public boolean isBoy利用反射实现自动注入:
name = getIntent().getStringExtra("name"); //根据属性名获取值
isBoy = getIntent().getBooleanExtra("boy"); //根据注解元素值获取
创建 实现 Serializable 的 UserSerializable 类
public class UserSerializable implements java.io.Serializable {
String name;
public UserSerializable(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "UserSerializable{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
创建 实现 Parcelable 的 UserParcelable 类
public class UserParcelable implements Parcelable {
String name;
public UserParcelable(String name) {
this.name = name;
}
protected UserParcelable(Parcel in) {
name = in.readString();
}
@Override
public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
dest.writeString(name);
}
@Override
public int describeContents() {
return 0;
}
public static final Creator<UserParcelable> CREATOR = new Creator<UserParcelable>() {
@Override
public UserParcelable createFromParcel(Parcel in) {
return new UserParcelable(in);
}
@Override
public UserParcelable[] newArray(int size) {
return new UserParcelable[size];
}
};
@Override
public String toString() {
return "UserParcelable{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
创建 Autowired 注解:
@Target({ ElementType.FIELD })
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Autowired {
String value() default "";
}
创建 InjectUtils 类,通过注解和反射获取参数
public class InjectUtils {
public static void injectAutowired(Activity activity) {
Class<? extends Activity> cls = activity.getClass();
//获得数据
Intent intent = activity.getIntent();
Bundle extras = intent.getExtras();
if (extras == null) {
return;
}
//获得此类所有成员
Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : declaredFields) {
// 判断属性是否被 Autowired 注解声明
if (field.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
Autowired autowired = field.getAnnotation(Autowired.class);
// 获得 key
String key = TextUtils.isEmpty(autowired.value()) ? field.getName() : autowired.value();
if (extras.containsKey(key)) {
Object obj = extras.get(key);
// todo Parcelable数组类型不能直接设置,其他的都可以.
//获得数组单个元素类型
Class<?> componentType = field.getType().getComponentType();
//当前属性是数组并且是 Parcelable(子类)数组
if (field.getType().isArray() &&
Parcelable.class.isAssignableFrom(componentType)) {
Object[] objs = (Object[]) obj;
//创建对应类型的数组并由objs拷贝
Object[] objects = Arrays.copyOf(objs, objs.length, (Class<? extends Object[]>) field.getType());
obj = objects;
}
field.setAccessible(true);
try {
field.set(activity, obj);
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
在 Activity 中的使用
public class InjectActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_inject);
ArrayList<UserParcelable> userParcelableList = new ArrayList<>();
userParcelableList.add(new UserParcelable("Jett"));
Intent intent = new Intent(this, SecondActivity.class)
.putExtra("name", "Lance")
.putExtra("attr", "帅")
.putExtra("array", new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6 })
.putExtra("userParcelable", new UserParcelable("Lance"))
.putExtra("userParcelables", new UserParcelable[] { new UserParcelable("Alvin") })
.putExtra("users", new UserSerializable[] { new UserSerializable("Jett") })
.putExtra("strs", new String[] { "1", "2" })
.putParcelableArrayListExtra("userParcelableList", userParcelableList);
startActivity(intent);
}
}
SecondActivity 接收参数:
public class SecondActivity extends AppCompatActivity {
@Autowired
String name;
@Autowired("attr")
String attr;
@Autowired
int[] array;
@Autowired
UserParcelable userParcelable;
@Autowired
UserParcelable[] userParcelables;
@Autowired
List<UserParcelable> userParcelableList;
@Autowired("users")
UserSerializable[] userSerializables;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_second);
InjectUtils.injectAutowired(this);
Log.i("SecondActivity", toString());
}
@Override
public String toString() {
return "SecondActivity{" +
"name='" + name + '\'' + ",\n" +
" attr='" + attr + '\'' + ",\n" +
" array=" + Arrays.toString(array) + ",\n" +
" userParcelable=" + userParcelable + ",\n" +
" userParcelables=" + Arrays.toString(userParcelables) + ",\n" +
" userParcelableList=" + userParcelableList + ",\n" +
" userSerializables=" + Arrays.toString(userSerializables) + "\n" +
'}';
}
}
效果图:
实例三:利用反射、注解、动态代理实现 OnClick 事件的自动注入
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface EventType {
Class listenerType();
String listenerSetter();
}
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@EventType(listenerType = View.OnClickListener.class, listenerSetter = "setOnClickListener")
public @interface OnClick {
int[] value();
}
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@EventType(listenerType = View.OnLongClickListener.class, listenerSetter = "setOnLongClickListener")
public @interface OnLongClick {
int[] value();
}
public class InjectUtils {
public static void injectEvent(Activity activity) {
Class<? extends Activity> activityClass = activity.getClass();
// 获得类声明的所有方法
Method[] declaredMethods = activityClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : declaredMethods) {
// 获得方法上所有注解
Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
// 注解类型
Class<? extends Annotation> annotationType = annotation.annotationType();
// 判断属性是否被 EventType 注解声明
if (annotationType.isAnnotationPresent(EventType.class)) {
EventType eventType = annotationType.getAnnotation(EventType.class);
// OnClickListener.class
Class listenerType = eventType.listenerType();
//setOnClickListener
String listenerSetter = eventType.listenerSetter();
try {
// 不需要关心到底是OnClick 还是 OnLongClick
Method valueMethod = annotationType.getDeclaredMethod("value");
int[] viewIds = (int[]) valueMethod.invoke(annotation);
valueMethod.setAccessible(true);
ListenerInvocationHandler<Activity> handler = new ListenerInvocationHandler(activity, method);
Object listenerProxy = Proxy.newProxyInstance(listenerType.getClassLoader(), new Class[] { listenerType }, handler);
// 遍历注解的值
for (int viewId : viewIds) {
// 获得当前activity的view(赋值)
View view = activity.findViewById(viewId);
// 获取指定的方法(不需要判断是Click还是LongClick)
// 如获得:setOnClickLisnter方法,参数为OnClickListener
// 获得 setOnLongClickLisnter,则参数为OnLongClickLisnter
Method setter = view.getClass().getMethod(listenerSetter, listenerType);
// 执行方法
setter.invoke(view, listenerProxy);//执行setOnclickListener里面的回调 onclick方法
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
/**
* 还可能在自定义view注入,所以是泛型: T = Activity/View
*
* @param <T>
*/
static class ListenerInvocationHandler<T> implements InvocationHandler {
private Method method;
private T target;
public ListenerInvocationHandler(T target, Method method) {
this.method = method;
this.target = target;
}
@Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
return this.method.invoke(target, args);
}
}
}
在 Activity 中使用
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG = "MainActivity";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
InjectUtils.injectEvent(this);
}
@OnClick({ R.id.btn1, R.id.btn2 })
public void click(View view) {
switch (view.getId()) {
case R.id.btn1:
Log.i(TAG, "click: 按钮1");
break;
case R.id.btn2:
Log.i(TAG, "click: 按钮2");
break;
}
}
@OnLongClick({ R.id.btn1, R.id.btn2 })
public boolean longClick(View view) {
switch (view.getId()) {
case R.id.btn1:
Log.i(TAG, "longClick: 按钮1");
break;
case R.id.btn2:
Log.i(TAG, "longClick: 按钮2");
break;
}
return false;
}
}
效果图:
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