反射机制作用

在运行时分析类的能力
在运行时查看对象
实现通用的数组操作代码

反射机制的实现

采用Class类和java.lang.reflect 类库一起实现 <反射>机制

Class 类：代表一个目标类。
Field 类：代表目标类的成员变量。
Method 类：代表目标类的方法。
Constructor 类：代表目标类的构造方法。
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。

Class 类

在程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型表示。这个信息跟踪着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。

然而，可以通过专门的Java类访问这些信息。保存这些信息的类被成为Class，这个名字很容易让人混淆。Object 类中的getClass() 方法将返回一个Class类型的实例。

获取Class对象的三种方法

如果类在一个包里，包的名字也作为做类名的一部分。

Random generator = new Random();
Class cl = generator.getClass();
System.out.println(cl.getName());//java.util.Random

如果类名保存字符串中，并可在运行时该变，即可使用这种方法。forName() 方法会爆ClassNotFoundException 异常，所以需要进行异常处理。

Class.forName() 内部通过反射API根据目标类名将类手动加载到内存中，称为类加载器加载方法。加载过程中会把目标类的static方法，变量，代码块加载到JVM，注意此时尚未创建对象实例

 String className = "java.util.Random";
 Class cl = class.forName(className);

如果T是任意的Java类型（或void 关键字），T.class 将代表匹配的类对象

 Class cl = Random.class;

获取构造器--Constructor 类

Constructor[] getConstructors()：获得所有public构造器；
Constructor[] getDeclaredConstructors()：获得所有访问权限的构造器
Constructor getConstructor(Class[] params)：根据指定参数获得对应构造器；
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params)：根据指定参数获得对应构造器；

获得方法--Method 类

Method[] getMethods()：获得所有public方法；
Method[] getDeclaredMethods()：获得所有访问权限的方法；
Method getMethod(String name, Class[] params)：根据方法签名获取类自身对应public方法，或者从基类继承和接口实现的对应public方法；
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params)：根据方法签名获得对应的类自身声明方法，访问权限不限；

获得变量--Field 类

Field[] getFields()：获得类中所有public变量
Field[] getDeclaredFields()：获得类中所有访问权限变量
Field getField(String name)：根据变量名得到对应的public变量
Field getDeclaredField(String name)：根据变量名获得对应的变量，访问权限不限；

实战

我们来个例子加深一下印象。

打印一个类的所有构造函数

public static void printConstructors(Class cl)
   {
       //返回包含Constructor 对象的数组，其中包含了Class对象的所有构造器
       Constructor[] constructors = cl.getDeclaredConstructors();

       for (Constructor c: constructors) {
           //String getName()
           //返回一个用于描述构造器、方法或域名的字符串
           String name = c.getName();
           System.out.print("    ");
           String modifiers = Modifier.toString(c.getModifiers());
           if (modifiers.length()>0)
               System.out.print(modifiers+ "  ");
           System.out.print(name+"(");
           //Class[] getParameterTypes() (在Constructor 和 Method 类中)
           //返回一个用于描述参数类型的Class对象数组
           printParameterType(c.getParameterTypes());
           System.out.println(");");
       }
   }

打印一个类的所有方法

public static void printMethods(Class cl)
   {
       //返回包含Method 对象的数组，返回这个类或接口的全部方法，但不包括由超类继承了的方法
       Method[] methods = cl.getDeclaredMethods();
       for (Method m:methods) {
           //Class getReturnType() (在 Method 类中)
           //返回一个用于描述返回类型的Class对象
           Class retType = m.getReturnType();
           String name = m.getName();

           System.out.print("    ");
           //打印修饰符、返回类型和方法名称
           String modifiers =Modifier.toString(m.getModifiers());
           if (modifiers.length()>0)
               System.out.print(modifiers+" ");
           System.out.print(retType.getName()+" "+ name + "(");

           printParameterType(m.getParameterTypes());
           System.out.println(");");
       }
   }

打印一个类的所有字段

public static void printFields(Class cl)
   {
       //Field[] getDeclaredFields()
       //返回包含Field 对象的数组，这些对象记录了这个类的全部域
       Field[] fields = cl.getDeclaredFields();

       for (Field f : fields){
           Class type = f.getType();
           String name = f.getName();
           System.out.print("    ");
           String modifiers = Modifier.toString(f.getModifiers());
           if (modifiers.length()>0)
               System.out.print(modifiers+"  ");
           System.out.println(type.getName()+" "+ name+ ";");
       }
   }

打印方法的参数类型

public static void printParameterType(Class[] paramTypes)
   {
       for (int j = 0;j<paramTypes.length;j++) {
           if (j>0)
               System.out.print(", ");
           System.out.print(paramTypes[j].getName());
       }
   }

测试

public static void main(String[] args)
   {
       String name;
       if (args.length>0)
           name = args[0];
       else {
           Scanner in = new Scanner(System.in);
           System.out.println("Enter class name(e.g java.util.Date): ");
           name = in.next();
       }
       try {
           //print class name and superclass name (if != object)
           //调用Class 的静态方法 forName 获得类名对应的Class 对象
           Class cl = Class.forName(name);
           //获取父类所对应的Class 对象
           Class supercl = cl.getSuperclass();
           //返回对应modifiers 中位设置的修饰符的字符串表示
           String modifiers = Modifier.toString(cl.getModifiers());

           if (modifiers.length()>0)
               System.out.print(modifiers+"  ");
           System.out.print("class "+ name);
           //判断是否有继承父类
           if (supercl != null  && supercl != Object.class)
               System.out.print("  extends "+ supercl.getName());

           System.out.print("\n{\n");
           printConstructors(cl);
           System.out.println();
           printMethods(cl);
           System.out.println();
           printFields(cl);
           System.out.println("}");


       }catch (ClassNotFoundException ex) {
           ex.printStackTrace();
       }
       System.exit(0);
   }

参考

JAVA核心技术（卷1）原书第10版

反射笔记