java 反射基础大全

众少成多积小致巨
374 阅读10分钟

1、前言

指在程序的运行状态中，可以构造任意一个类的对象，可以了解任意一个对象所属的类，可以了解任意一个类的成员变量和方法，可以调用任意一个对象的属性和方法。反射的功能非常强大，也非常灵活，解决事情的角度来看，有以下作用

  • 调用隐藏api
  • 获取注解信息
  • 切面编程

但反射也有缺点，在能不使用反射完成时，尽量不要使用，原因有以下几点：

  1. 性能问题： Java反射机制中包含了一些动态类型，所以Java虚拟机不能够对这些动态代码进行优化。现在的机器一般都很好了，当反射的次数较少，性能基本没有什么影响
  2. 安全限制： 使用反射通常需要程序的运行没有安全方面的限制。
  3. 程序健壮性：反射允许代码执行一些通常不被允许的操作，所以使用反射有可能会导致意想不到的后果。

从技术的角度来看，反射涉及到哪些方面呢？

  1. 反射的相关基础类 Class、Field、Method、Constructor
  2. 泛型以及泛型的反射
  3. 数组的反射
  4. 注解

2、基础api

对于反射，很重要的一个类就是Class；Class是jvm在需要加载类信息时，创建的类信息对象；java中每个类都在jvm中对应一个Class对象；Class对象不能自己创建，且在同一个jvm中，一个类对应唯一的类对象；

注意: 反射依据名字来查找时，可能找不到，这时均会抛出异常

2.1 Class操作

这个对象很关键，是运行时反射的入口（java注解器，是源码阶段处理，也有一套反射获取的代码，我称为静态反射）；

class的常规操作，包括获取、生成实例、获取属性方法等

获取Class对象有三种方式

  • 代码可以引用到类时，

      Class<?> cls = Test.class;

  • 代码中可以生成类对象时

      Class<?> cla = test.getClass();

  • 代码中没有类信息，可以用类的全限定名查找，有可能找不到，会抛出异常

      Class<?> lll = Class.forName("com.csu.liutao.Test");

生成Class对应类对象

	Test tt = (Test) cls.newInstance();

生成类对象也可以使用Constructor来处理；包括对属性的操作、方法的操作分别放在后面介绍

2.2 属性操作

属性的操作分为：获取、获取属性名字-值，修改属性值；属性的对象由Class对象来获取操作

获取当前类或者其父类、祖父类等的public属性

 Field[] fields = cls.getFields();
 Field field = cls.getField("name");

仅仅获取当前类声明的所有属性

Field[] fields = cls.getDeclaredFields();
Field field = cls.getDeclaredField("name");

获取/设置属性值

String name = field.getName();
String value = (String) field.get(test);
field.set(test, "xinde");

有一点要明白；属性的名字，是类加载后就定下来的，与具体对象无关，但属性的值，是创建对象后初始化的，依赖于具体实例；上面代码中test就代表相应的实列

有没有人实操过发现，哎，我私有的方法竟然不能获取属性值，修改属性值；那是因为private的访问受到了限制，通过下面代码，可以不受此限制

field.setAccessible(true);

还有人的说了，静态属性呢，不依赖于实例，test传null即可

2.3 方法操作

方法对象同样由Class来处理；常见操作：获取方法，执行方法；获取方法由下面两种

  • 获取所有的Public方法，包括继承的类中public方法

      Method[] methods = cls.getMethods();
  Method method = cls.getMethod("hello", new Class[]{String.class});

  • 仅仅获取本类中的声明方法，不限是否private

      methods = cls.getDeclaredMethods();
  Method method = cls.getDeclaredMethod("hello", new Class[]{String.class});

根据名字查询时，第一个参数是方法名字，第二个参数是参数class数组，无参时不传；

执行方法,同样要设置权限放开，且静态方法时，invoke的第一个参数传空，后面参数即为方法参数，无时可不传

method.setAccessible(true);
method.invoke(test, "getDeclaredMethod invoke hello method");

在注解中，也会获取方法参数信息，返回值信息

返回值信息

	Method.getReturnType(); // 类信息，不包括泛型
	Method.getGenericReturnType(); // 泛型信息

请求参数信息：

	Method.getParameterTypes()); // 类信息
	Method.getGenericParameterTypes(); // 泛型信息
    Method.getParameters() // 参数信息，包括类型信息（Parameter.getType()）、泛型信息(Parameter.getParameterizedType())

2.4 Constructor构造器对象

构造器是一个特殊的方法；常规操作：获取、生成实例；获取分为2种方式，获取过程中只需要传入参数列别的class数组

  • 获取本类中public构造器

      Constructor[] constructors = cls.getConstructors();
  Constructor constructor = cls.getConstructor(new Class[]{int.class, long.class});

  • 获取本类中声明的所有构造器

      constructors = cls.getDeclaredConstructors();
  constructor = cls.getDeclaredConstructor(new Class[]{int.class, long.class});

执行，如果获取的不一定是public，需要开启权限限制；newInstance方法只需要传入构造参数即可

	constructor.setAccessible(true);
    constructor.newInstance(5, 10L);

3、泛型与反射

如果没有泛型，反射要简单很多；但现在的情况是，不仅有泛型，而且用的很是很广的；那我们先看泛型是啥吧

3.1、泛型

泛型就是参数化类型：适用于多种数据类型执行相同的代码；泛型中的类型在使用时指定；泛型归根到底就是“模版”；

在java中，在运行时才可知泛型类型，而且泛型只是一个语法糖，编译后的class文件只有一个而且是没有泛型参数的（泛型参数 变化成 上边界，默认Object），也可以说是类型擦除；泛型类继承实现中也会产生桥接方法；

public class Temp<T> {
    T t;
    
    public <U> U convert(T t) {
        return (U) t;
    }
    
    public <U> void set(U u) {
        t = (T) u;
    }
}

这段代码；就展示了泛型常见的用法，泛型类、泛型方法

泛型除了用一个标志来表达外，还可以有通配符的形式： ？， ？ extend, ? super

  • ? ：任意类型；
  • ？ extend：某个类的子类
  • ？ super：某个类的超类

类型擦除

其实理解这个也很简单，就是比如上面我写的代码，编译后；泛型信息肯定也会存储，而实际java代码可以大致看成是下面的；泛型参数被替换为上界，这里是Object，如果是？ extend String, 那会替换String

public class Temp {
    Object t;
}

泛型使用时需要注意以下限制：

  1. 不能使用基本类型：由于类型擦除，所以只能是Object以及其子类
  2. 不能实例化，主要是为了防止类型转换错误
  3. 不允许定义静态变量，静态变量初始化在创建实例之前，而创建实例时不知道泛型的类型，所以不行
  4. 不是协变的，通配符是协变的，数组是协变的，这还是类型擦除的原因；泛型的参数是继承关系，那么这两个泛型类也是继承关系，这就协变的
  5. instanceof 不支持具体泛型，可以使用泛型通配符；也是因为擦除
  6. 不能通过new建立具体的类，通配符可以；和擦除有关，new对象时，泛型参数必须可知
  7. 不允许定义泛型异常类或者catch异常（throws可以）
  8. 不允许方法重载

这些限制，基本是由于泛型擦除、类创建对象的生命周期的原因；

3.2 泛型与集合

通配符和集合结合时，存在添加和获取的限制：

  1. ？ extends:不能添加，只能获取
  2. ？ super:能够添加类以及其子类，获取的是Object

3.3 泛型与反射

这里主要是说明如何获取泛型信息； 泛型信息有四种：

  1. TypeVariable类型：

     T object； // T即为此类型

  2. ParameterizedType类型：

     ArrayList<T> list；// ArrayList<T> 即为此类型

    可以通过类方法获取，擦除后类类型，以及泛型类型

     getActualTypeArguments()  // 泛型参数类型，即T
 getRawType() // 擦除后类型，即ArrayList

  3. GenericArrayType类型

     T[] array;// T[] 即为此类型

类中方法可以获取T类型，方法如下

 getGenericComponentType()

  4. WildcardType类型

     ? extends Number // 这种类型
通过类中方法，可以获取上下界：

 Type[] getUpperBounds();
 Type[] getLowerBounds();

通过下列方法获取上述类型中某一种：

Class.getTypeParameters() // 类中泛型参数
Class.getComponentType() // 对象数组中泛型参数

Method.getGenericParameterTypes() // 所有参数泛型
Method.getGenericReturnType() // 返回值泛型

Field.getGenericType() // 变量泛型信息

3.4 数组与反射

前面已经说了一些在反射中，数组的一些特性，这里只说说，如何利用反射创建，增加和获取；没有其它操作了，完成操作的类为Array；

创建

Object array = Array.newInstance(String.class, 10);

添加

Array.set(array, 5, "hello");

获取

String str = (String)Array.get(array, 5);

4、 注解与反射

这里是关于运行时注解的；也就是注解时机：@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

4.1 注解简介

注解本质是一个继承了 Annotation 的特殊接口，其具体实现类是 Java 运行时生成的动态代理类。

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
public @interface Test {
}

其实就是定义一种接口；对上面的解释如下

  1. @interface表示这是一个注解接口
  2. @Document表示注释被包含在javadoc中
  3. @Retention表示注释保留的生命周期可选的RetentionPolicy参数包括：
    • SOURCE：注解将被编译器丢弃
    • CLASS：注解在class文件中可用，但会被VM丢弃
    • RUNTIME：VM将在运行期间保留注解，因此可以通过反射机制读取注解的信息。
  4. @Target 该注解可以用于什么地方，可能的ElementType参数有：
    • CONSTRUCTOR：构造器的声明
    • FIELD：域声明（包括enum实例）
    • LOCAL_VARIABLE：局部变量声明
    • METHOD：方法声明
    • PACKAGE：包声明
    • PARAMETER：参数声明
    • TYPE：类、接口（包括注解类型）或enum声明

这些注解，是java已经提供的，叫做元注解；我们自定义，基本Target、Retention这两个就够了；

其它一些常见元注解

  • @Override，表示当前的方法定义将覆盖超类中的方法。
  • @Deprecated，使用了注解为它的元素编译器将发出警告，因为注解@Deprecated是不赞成使用的代码，被弃用的代码。
  • @SuppressWarnings，关闭不当编译器警告信息。

4.2 注解获取

使用时，我见到的、使用的，也就三种注解：成员注解、方法注解、方法参数注解；其它的不太清除，有兴趣的自己去了解下；

另外，在这里作者未发现方法带有Declared、未带有的，有什么区别，或者场景比较生僻；有知道可以留言

4.2.1 成员注解

这个样子的注解

	@IField("ITest-private-field")
    private String first;

获取方式通过下面代码可以拿到注解类的对象，就可以获取注解的信息了；代码中试验过这两种方式，获取结果一致；

	Field.getAnnotation(Class)
    Field.getAnnotations()

    Field.getDeclaredAnnotation(Class)
    Field.getDeclaredAnnotations()

4.2.2 方法参数注解

这个样子的

public void setThird(@IParam("parent_param") String third) {
    this.third = third;
}

通过下面方法可以获取参数注解数组:一维数组大小为参数个数，相应的二维为参数中注解个数

method.getParameterAnnotations()

4.2.3 方法注解

这个样子的注解

@IMethod("ITest-public-method")
public String getThird() {
    return third;
}

通过下面方法可以获取方法注解;同样行为一致

Method.getAnnotation(Class);
Method.getDeclaredAnnotation(Class);

Method.getAnnotations();
Method.getDeclaredAnnotations();

4、小结

这篇文章知识点比较琐碎，且内容也是属于死记硬背的；这个写下来，也是根据平时用的一些+一些源码如何使用+ide测试验证；希望大家在看源码中，把这些知识点串联起来，增加越来越多的运用技巧

技术变化都很快，但基础技术、理论知识永远都是那些；作者希望在余后的生活中，对常用技术点进行基础知识分享；如果你觉得文章写的不错，请给与关注和点赞；如果文章存在错误，也请多多指教！

avatar
文章
阅读
粉丝
相关推荐
解构Java虚拟机——反射
2.0k阅读
 · 
1点赞
JAVA反射（基础详细版）
576阅读
 · 
8点赞
反射为什么慢？
13k阅读
 · 
74点赞
java中的反射原理，为什么要使用反射以及反射使用场景（面试常问）
1.5k阅读
 · 
36点赞
java基础之反射
593阅读
 · 
4点赞