Java 反射基础

zeroXuan
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一、什么是反射

反射 (Reflection) 是 Java 的特征之一，它允许运行中的 Java 程序获取自身的信息，并且可以操作类或对象的内部属性。

总而言之，通过反射，我们可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。程序中一般的对象的类型都是在编译期就确定下来的，而 Java 反射机制可以动态地创建对象并调用其属性，这样的对象的类型在编译期是未知的。

反射的核心是 JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

1.1 反射机制主要提供以下功能

  • 在运行时判断任意一个对象所属的类。
  • 在运行时构造任意一个类的对象。
  • 在运行时判断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

当我们的程序在运行时，需要动态的加载一些类，这些类可能之前用不到所以不用加载到jvm，而是在运行时根据需要才加载。

例如我们的项目底层有时是用mysql，有时用oracle，需要动态地根据实际情况加载驱动类，这个时候反射就有用了，假设 com.java.dbtest.mySqlConnection，com.java.dbtest.oracleConnection这两个类我们要用，这时候我们的程序就写得比较动态化，通过Class tc = Class.forName("com.java.dbtest.mySqlConnection");通过类的全类名让jvm在服务器中找到并加载这个类，而如果是oracle则传入的参数就变成另一个了。这时候就可以看到反射的好处了，这个动态性就体现出java的特性了！

二、反射的主要用途

很多人都认为反射在实际的 Java 开发应用中并不广泛，其实不然。当我们在使用 IDE时，我们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时，一按点号，编译器就会自动列出它的属性或方法，这里就会用到反射。

反射最重要的用途就是开发各种通用框架。很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通过 XML 文件配置 Bean），为了保证框架的通用性，它们可能需要根据配置文件加载不同的对象或类，调用不同的方法，这个时候就必须用到反射，运行时动态加载需要加载的对象。

三、反射的基本运用

上面我们提到了反射可以用于判断任意对象所属的类，获得Class对象，构造任意一个对象以及调用一个对象。

3.1 Java 的反射机制的实现借助于4个类：class，Constructor，Field，Method;

其中class代表的是类对象，Constructor－类的构造器对象，Field－类的属性对象，Method－类的方法对象，通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组成部分。其中最核心的就是Class类，它是实现反射的基础，它包含的方法我们在第一部分已经进行了基本的阐述。应用反射时我们最关心的一般是一个类的构造器、属性和方法，下面我们主要介绍Class类中针对这三个元素的方法:

3.2 获得Class对象

Class类的实例表示Java应用运行时的类（class and enum）或接口（interface and annotation）（每个Java类运行时都在JVM里表现为一个Class对象，可通过类名.class，类型.getClass()，Class.forName("类名")等方法获取Class对象）。基本类型boolean，byte，char，short，int，long，float，double和关键字void同样表现为Class对象。

声明普通的Class对象，在编译器并不会检查Class对象的确切类型是否符合要求，如果存在错误只有在运行时才得以暴露出来。但是通过泛型声明指明类型的Class对象，编译器在编译期将对带泛型的类进行额外的类型检查，确保在编译期就能保证类型的正确性。

使用 Class 类的 forName 静态方法:

public static Class<?> forName(String className)

比如在 JDBC 开发中常用此方法加载数据库驱动:
Class.forName(driver);

直接获取某一个对象的 class

Class<?> klass = int.class;
Class<?> classInt = Integer.TYPE;

调用某个对象的 getClass() 方法

StringBuilder str = new StringBuilder("123");
Class<?> klass = str.getClass();

3.3 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);

3.4 创建实例

使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例

classObj.newInstance() 只能够调用public类型的无参构造函数，此方法是过时的。

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。

可以根据传入的参数，调用任意构造函数，在特定情况下，可以调用私有的构造函数，此方法是推荐使用的。

//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);

3.5 获取方法

getMethods()

返回某个类的所有public方法，包括自己声明和从父类继承的。

getDeclaredMethods()

获取所有本类自己的方法，不问访问权限，不包括从父类继承的方法

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

方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象。

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

方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象

操作私有方法

/**
 * 访问对象的私有方法
 * 为简洁代码，在方法上抛出总的异常，实际开发别这样
 */
private static void getPrivateMethod() throws Exception{
    //1. 获取 Class 类实例
    TestClass testClass = new TestClass();
    Class mClass = testClass.getClass();

    //2. 获取私有方法
    //第一个参数为要获取的私有方法的名称
    //第二个为要获取方法的参数的类型，参数为 Class...，没有参数就是null
    //方法参数也可这么写 ：new Class[]{String.class , int.class}
    Method privateMethod =
            mClass.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class, int.class);

    //3. 开始操作方法
    if (privateMethod != null) {
        //获取私有方法的访问权
        //只是获取访问权，并不是修改实际权限
        privateMethod.setAccessible(true);

        //使用 invoke 反射调用私有方法
        //privateMethod 是获取到的私有方法
        //testClass 要操作的对象
        //后面两个参数传实参
        privateMethod.invoke(testClass, "Java Reflect ", 666);
    }
}

3.6 获取构造函数

Constructor[] getConstructors()

获得类的所有公共构造函数

Constructor getConstructor(Class[] params)

获得使用特殊的参数类型的公共构造函数，

Constructor[] getDeclaredConstructors()

获得类的所有构造函数

Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params)

获得使用特定参数类型的构造函数

3.7 获取成员变量字段

Field[] getFields()

获得类的所有公共字段

Field getField(String name)

获得命名的公共字段

Field[] getDeclaredFields()

获得类声明的所有字段

Field getDeclaredField(String name)

获得类声明的命名的字段

修改私有变量

**
 * 修改对象私有变量的值
 * 为简洁代码，在方法上抛出总的异常
 */
private static void modifyPrivateFiled() throws Exception {
    //1. 获取 Class 类实例
    TestClass testClass = new TestClass();
    Class mClass = testClass.getClass();

    //2. 获取私有变量
    Field privateField = mClass.getDeclaredField("MSG");

    //3. 操作私有变量
    if (privateField != null) {
        //获取私有变量的访问权
        privateField.setAccessible(true);

        //修改私有变量，并输出以测试
        System.out.println("Before Modify：MSG = " + testClass.getMsg());

        //调用 set(object , value) 修改变量的值
        //privateField 是获取到的私有变量
        //testClass 要操作的对象
        //"Modified" 为要修改成的值
        privateField.set(testClass, "Modified");
        System.out.println("After Modify：MSG = " + testClass.getMsg());
    }
}

3.8 调用方法

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)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException

下面是一个实例

public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> klass = methodClass.class;
        //创建methodClass的实例
        Object obj = klass.newInstance();
        //获取methodClass类的add方法
        Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class);
        //调用method对应的方法 => add(1,4)
        Object result = method.invoke(obj,1,4);
        System.out.println(result);
    }
}
class methodClass {
    public final int fuck = 3;
    public int add(int a,int b) {
        return a+b;
    }
    public int sub(int a,int b) {
        return a+b;
    }
}

3.9 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。下面我们看一看利用反射创建数组的例子：

public static void testArray() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
        Object array = Array.newInstance(cls,25);
        //往数组里添加内容
        Array.set(array,0,"hello");
        Array.set(array,1,"Java");
        Array.set(array,2,"fuck");
        Array.set(array,3,"Scala");
        Array.set(array,4,"Clojure");
        //获取某一项的内容
        System.out.println(Array.get(array,3));
    }

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)
        throws NegativeArraySizeException {
        return newArray(componentType, length);
    }

而 newArray 方法是一个 native 方法

private static native Object newArray(Class<?> componentType, int length)
        throws NegativeArraySizeException;

3.10 反射修改常量值

判断可不可以修改常量

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