java基础-java反射

作者: dancer4code | 来源:发表于2019-10-19 10:36 被阅读0次

1.定义

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个实体类，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。

2. 原理

反射机制(Reflection)是Java提供的一项较为高级的功能，它提供了一种动态功能，而此功能的体现在于通过反射机制相关的API就可以获取任何Java类的包括属性、方法、构造器、修饰符等信息。元素不必在JⅧ运行时进行确定，反射可以使得它们在运行时动态地进行创建或调用。反射技术在中间件领域应用得较多。

3. 反射相关的一些类

java.lang.Class 类和接口
java.lang.reflect.Field 类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor 类的构造方法
java.lang.reflect.Method 类的方法

获取Class对象三种方式

//方式一 通过对象获取
Person person = new Person();
Class personClass1 = person.getClass();

//方式二 通过类名获取
Class personClass2 = Person.class;

//方式三 通过类名的全限定名字符串获取
Class personClass3 = Class.forName("com.d4c.reflection.demo.Person");

Class类

获得类相关的方法

方法	用途
asSubclass(Class<U> clazz)	把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast	把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader()	获得类的加载器
getClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className)	根据类名返回类的对象
getName()	获得类的完整路径名字
newInstance()	创建类的实例
getPackage()	获得类的包
getSimpleName()	获得类的名字
getSuperclass()	获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces()	获得当前类实现的类或是接口

获得类中属性相关的方法

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class<A> annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class<A> annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

获得类中构造器相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

类中其他重要的方法

方法	用途
isAnnotation()	如果是注解类型则返回true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)	如果是指定类型注解类型则返回true
isAnonymousClass()	如果是匿名类则返回true
isArray()	如果是一个数组类则返回true
isEnum()	如果是枚举类则返回true
isInstance(Object obj)	如果obj是该类的实例则返回true
isInterface()	如果是接口类则返回true
isLocalClass()	如果是局部类则返回true
isMemberClass()	如果是内部类则返回true

Field类

Field代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

方法	用途
equals(Object obj)	属性与obj相等则返回true
get(Object obj)	获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value)	设置obj中对应属性值

Method类

Method代表类的方法。

方法	用途
invoke(Object obj, Object... args)	传递object对象及参数调用该对象对应的方法

Constructor类

Constructor代表类的构造方法。

方法	用途
newInstance(Object... initargs)	根据传递的参数创建类的对象

4. 优点

灵活性高。因为反射属于动态编译，即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。

编译方式说明：

静态编译：在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象
动态编译：运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性

5. 缺点

执行效率低
因为反射的操作主要通过JVM执行，所以时间成本会高于直接执行相同操作
因为接口的通用性，Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。
编译器难以对动态调用的代码提前做优化，比如方法内联。
反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销。
容易破坏类结构
因为反射操作饶过了源码，容易干扰类原有的内部逻辑#

6. 应用场景

动态获取类文件结构信息（如变量、方法等） & 调用对象的方法
常用的需求场景有：动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等

7.访问权限问题

反射机制的默认行为受限于Java的访问控制，无法访问（ private ）私有的方法、字段。Java安全机制只允许查看任意对象有哪些域，而不允许读它们的值，若强制读取，将抛出异常。

解决方法
脱离Java程序中安全管理器的控制、屏蔽Java语言的访问检查，从而脱离访问控制
具体实现手段：使用Field类、Method类 & Constructor类对象的setAccessible()

void setAccessible(boolean flag)
作用：为反射对象设置可访问标志
规则：flag = true时，表示已屏蔽Java语言的访问检查，使得可以访问 & 修改对象的私有属性
boolean isAccessible()
返回反射对象的可访问标志的值
static void setAccessible(AccessibleObject[] array, boolean flag)
设置对象数组可访问标志

例子：

package com.d4c.reflection.demo;

import java.lang.reflect.*;

/**
 * @Created with IntelliJ IDEA.
 * @author: liangqing.zhao(zlq)
 * @date: 2019/10/12 22:35
 * @Description:
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //方式一 通过对象获取
        Person person = new Person();
        Class personClass1 = person.getClass();

        //方式二 通过类名获取
        Class personClass2 = Person.class;

        //方式三 通过类名的全限定名字符串获取
        Class personClass3 = Class.forName("com.d4c.reflection.demo.Person");

        Class studentClass = Class.forName("com.d4c.reflection.demo.Student");
        Student student = new Student("zlq");


        //getFields 能够获取public修饰的field和父类中public修饰的field
        Field[] fields = studentClass.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("field.getName() = " + field.getName());
        }
        System.out.println("--------------------------------------");

        //getDeclaredFields 能够获取类中所有的field，但父类中的field获取不了
        Field[] declaredfields = studentClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredfield : declaredfields) {
            System.out.println("declaredfield.getName() = " + declaredfield.getName());
        }
        System.out.println("--------------------------------------");

        Field age = personClass3.getDeclaredField("age");
        //为反射对象设置可访问标志,使得可以访问 & 修改对象的私有属性
        age.setAccessible(true);
        System.out.println("before age:" + age.get(person));
        age.set(person, 100);
        System.out.println("after age:" + age.get(person));

        System.out.println("--------------------------------------");

        Field[] declaredFields = studentClass.getDeclaredFields();
        //批量给访问权限
        AccessibleObject.setAccessible(declaredFields, true);
        
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("declaredField.get(student) = " + declaredField.get(student));
        }
    }
}

8 利用反射获取和设置值

利用反射获取类的属性 & 赋值

package com.d4c.reflection.demo;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @Created with IntelliJ IDEA.
 * @author: liangqing.zhao(zlq)
 * @date: 2019/10/12 22:20
 * @Description:
 */

public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 获取Person类的Class对象
        Class personClass = Person.class;

        // 通过Class对象创建Person类的对象
        Object person = personClass.newInstance();

        // 通过Class对象获取Person类的nage属性
        Field field = personClass.getDeclaredField("age");

        // 设置私有访问权限
        field.setAccessible(true);

        // 对新创建的person对象设置age值
        field.set(person, 99);

        // 获取新创建person对象的的age属性 & 输出
        System.out.println(field.get(person));
    }
}

利用反射调用类的构造函数

//  获取Person类的Class对象
Class personClass = Person.class;
//通过Class对象获取Constructor类对象，从而调用无参构造方法
//构造函数的调用实际上是在newInstance()，而不是在getConstructor()中调用
Object obj1 = personClass.getConstructor().newInstance();

//通过Class对象获取Constructor类对象（传入参数类型），从而调用有参构造方法
Object obj2 = personClass.getConstructor(String.class).newInstance("Carson");

Object obj3 = personClass.getConstructor(Integer.class, String.class, String.class).newInstance(99, "zlq", "hello world");

利用反射调用类对象的方法

//  获取Person类的Class对象
Class personClass3 = Person.class;

// 通过Class对象创建Person类的对象
Object  person3 = personClass3.newInstance();

// 通过Class对象获取方法getSay的Method对象:需传入方法名
Method getSayMethod = personClass3.getMethod("getSay");

// 通过Method对象调用getSay()：需传入创建的实例
getSayMethod.invoke(person3);

//通过Class对象获取方法setSay 的Method对象:需传入方法名 & 参数类型
Method setSayMethod = personClass3.getMethod("setSay",String.class);

// 通过Method对象调用setSay 需传入创建的实例 & 参数值
setSayMethod.invoke(person3,"oop");

参考文献

认识反射机制（Reflection）
Java 反射机制
 一个例子让你了解Java反射机制
 Java反射机制的原理及在Android下的简单应用
 java中的反射机制
 Android注解与反射机制
 java.lang.reflect.Method

Java反射：这是一份全面 & 详细的 Java反射机制学习指南
 Java高级特性——反射
 Java反射完全解析

Java反射机制的适用场景及其利与弊
 Java各种反射性能对比
 深入解析Java反射
 Java编程中基础反射详细解析
 Java基础篇：反射机制详解

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本文标题：java基础-java反射

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