(整理)java基础——反射

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1. 概述

1.1 定义

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。

1.2 用途

框架
反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。还有在struts2的struts.xml中配置action，也是通过反射调用的action。

数据库
还有在我们创建数据库链接时，这句代码Class tc = Class.forName(“com.java.dbtest.TestConnection”)就是告诉JVM去加载这个类，而加载的过程是在程序执行过程中动态加载的。通过类的全类名让jvm在服务器中找到并加载这个类，而如果是使用别的数据库，那就要换一个类了，如果是传统写死的方法创建，就要修改原来类的代码，而对于反射，则只是传入的参数就变成另一个了而已，可以通过修改配置文件，而不是直接修改代码。

编译器
还有当我们在使用 IDE（如 Eclipse\IDEA）时，当我们输入一个队长或者类并向调用它的属性和方法时，一按 (“.”)点号，编译器就会自动列出她的属性或方法，这里就会用到反射。

1.3 反射的缺点

性能问题

  1. 使用反射基本上是一种解释操作，用于字段和方法接入时要远慢于直接代码。因此Java反射机制主要应用在对灵活性和扩展性要求很高的系统框架上,普通程序不建议使用。
  2. 反射包括了一些动态类型，所以JVM无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被 执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。

使用反射会模糊程序内部逻辑
程序人员希望在源代码中看到程序的逻辑，反射等绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂。

安全限制
使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行，如Applet，那么这就是个问题了

内部暴露
由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如访问私有的属性和方法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用——代码有功能上的错误，降低可移植性。反射代码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

2. 反射机制的相关类

与Java反射相关的类如下：

类名 用途
Class类 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）
Method类 代表类的方法
Constructor类 代表类的构造方法

2.1 Class类

Class代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口。在这个类中提供了很多有用的方法，这里对他们简单的分类介绍。

获得类相关的方法

方法名 用途
asSubclass(Class 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

方法名 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

方法名 用途
getAnnotation(Class 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 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

方法名 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

方法名 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

方法名 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

2.2 Field类

Field代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

方法名 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

2.3 Method类

Method代表类的方法。

方法名 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

2.4 Constructor类

Constructor代表类的构造方法。

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

3. 获取Class字节码文件对象的方式

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub

        //第一种方式获取Class对象
        Person person = new Person();//这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
        Class personClass1 = person.getClass();//获取Class对象
        System.out.println(personClass1.getName());

        //第二种方式获取Class对象
        Class personClass2 = Person.class;
        System.out.println(personClass1 == personClass2);//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个

        //第三种方式获取Class对象
        Class personClass3 = Class.forName("Test.Person");//注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名
        System.out.println(personClass3 == personClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
    }
}

运行结果：
Test.Person
true
true

Process finished with exit code 0

4. 使用示例

反射实例

Person.java

package Test;

/**
 * @ClassName Person
 * @Description TODO
 * @Author niran
 * @Date 2019/9/20 13:01
 * Version 1.0
 **/
public class Person {
    private int age;
    private String name;

    public Person() {

    }

    public Person(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

SuperMan.java

package Test;

/**
 * @ClassName SuperMan
 * @Description TODO
 * @Author niran
 * @Date 2019/9/20 13:02
 * Version 1.0
 **/
public class SuperMan extends  Person implements ActionInterface{
    private boolean BlueBriefs;

    public void fly() {
        System.out.println("超人会飞耶～～");
    }

    public boolean isBlueBriefs() {
        return BlueBriefs;
    }

    public void setBlueBriefs(boolean blueBriefs) {
        BlueBriefs = blueBriefs;
    }

    @Override
    public void walk(int m) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("超人会走耶～～走了" + m + "米就走不动了！");
    }
}

ActionInterface.java

package Test;

public interface ActionInterface {
    public void walk(int m);
}

反射

package Test;

import java.lang.reflect.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, SecurityException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
     
        //Demo1.  通过Java反射机制得到类的包名和类名
        Demo1();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo2.  验证所有的类都是Class类的实例对象
        Demo2();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo3.  通过Java反射机制，用Class 创建类对象[这也就是反射存在的意义所在]，无参构造
        Demo3();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo4:  通过Java反射机制得到一个类的构造函数，并实现构造带参实例对象
        Demo4();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo5:  通过Java反射机制操作成员变量, set 和 get
        Demo5();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo6: 通过Java反射机制得到类的一些属性： 继承的接口，父类，函数信息，成员信息，类型等
        Demo6();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo7: 通过Java反射机制调用类中方法
        Demo7();
        System.out.println("===============================================");

        //Demo8: 通过Java反射机制获得类加载器
        Demo8();
        System.out.println("===============================================");

    }

    /**
     * Demo1: 通过Java反射机制得到类的包名和类名
     */
    public static void Demo1() {
        Test.Person person = new Test.Person();
        System.out.println("Demo1: 包名: " + person.getClass().getPackage().getName() + "，"
                + "完整类名: " + person.getClass().getName());
    }

    /**
     * Demo2: 验证所有的类都是Class类的实例对象
     *
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public static void Demo2() throws ClassNotFoundException {
        //定义两个类型都未知的Class , 设置初值为null, 看看如何给它们赋值成Person类
        Class<?> class1 = null;
        Class<?> class2 = null;

        //写法1, 可能抛出 ClassNotFoundException [多用这个写法]
        class1 = Class.forName("Test.Person");
        System.out.println("Demo2:(写法1) 包名: " + class1.getPackage().getName() + "，"
                + "完整类名: " + class1.getName());

        //写法2
        class2 = Person.class;
        System.out.println("Demo2:(写法2) 包名: " + class2.getPackage().getName() + "，"
                + "完整类名: " + class2.getName());
    }

    /**
     * Demo3: 通过Java反射机制，用Class 创建类对象[这也就是反射存在的意义所在]
     */
    public static void Demo3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("Test.Person");
        //由于这里不能带参数，所以你要实例化的这个类Person，一定要有无参构造函数哈～
        Person person = (Person) class1.newInstance();
        person.setAge(20);
        person.setName("LeeFeng");
        System.out.println("Demo3: " + person.getName() + " : " + person.getAge());
    }

    /**
     * Demo4: 通过Java反射机制得到一个类的构造函数，并实现创建带参实例对象
     */
    public static void Demo4() throws ClassNotFoundException, IllegalArgumentException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Class<?> class1 = null;
        Person person1 = null;
        Person person2 = null;

        class1 = Class.forName("Test.Person");
        //得到一系列构造函数集合
        Constructor<?>[] constructors = class1.getConstructors();

        person1 = (Person) constructors[0].newInstance();
        person1.setAge(30);
        person1.setName("leeFeng");

        person2 = (Person) constructors[1].newInstance(20, "leeFeng");

        System.out.println("Demo4: " + person1.getName() + " : " + person1.getAge()
                + "  ,   " + person2.getName() + " : " + person2.getAge()
        );

    }

    /**
     * Demo5: 通过Java反射机制操作成员变量, set 和 get
     */
    public static void Demo5() throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, SecurityException, NoSuchFieldException, InstantiationException, ClassNotFoundException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("Test.Person");
        Object obj = class1.newInstance();

        Field personNameField = class1.getDeclaredField("name");
        personNameField.setAccessible(true);
        personNameField.set(obj, "胖虎");


        System.out.println("Demo5: 修改属性之后得到属性变量的值：" + personNameField.get(obj));

    }


    /**
     * Demo6: 通过Java反射机制得到类的一些属性： 继承的接口，父类，函数信息，成员信息，类型等
     */
    public static void Demo6() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("Test.SuperMan");

        //取得父类名称
        Class<?> superClass = class1.getSuperclass();
        System.out.println("Demo6:  SuperMan类的父类名: " + superClass.getName());

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


        Field[] fields = class1.getDeclaredFields();
        for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
            System.out.println("类中的成员: " + fields[i]);
        }
        System.out.println("===============================================");


        //取得类方法
        Method[] methods = class1.getDeclaredMethods();
        for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
            System.out.println("Demo6,取得SuperMan类的方法：");
            System.out.println("函数名：" + methods[i].getName());
            System.out.println("函数返回类型：" + methods[i].getReturnType());
            System.out.println("函数访问修饰符：" + Modifier.toString(methods[i].getModifiers()));
            System.out.println("函数代码写法： " + methods[i]);
        }

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

        //取得类实现的接口,因为接口类也属于Class,所以得到接口中的方法也是一样的方法得到哈
        Class<?> interfaces[] = class1.getInterfaces();
        for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
            System.out.println("实现的接口类名: " + interfaces[i].getName());
        }

    }

    /**
     * Demo7: 通过Java反射机制调用类方法
     */
    public static void Demo7() throws ClassNotFoundException, SecurityException, NoSuchMethodException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("Test.SuperMan");

        System.out.println("Demo7: \n调用无参方法fly()：");
        Method method = class1.getMethod("fly");
        method.invoke(class1.newInstance());

        System.out.println("调用有参方法walk(int m)：");
        method = class1.getMethod("walk", int.class);
        method.invoke(class1.newInstance(), 100);
    }

    /**
     * Demo8: 通过Java反射机制得到类加载器信息
     * <p>
     * 在java中有三种类类加载器。[这段资料网上截取]
     * 1）Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。
     * 2）Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jre\lib\ext目录中的类
     * 3）AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
     *
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public static void Demo8() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("Test.SuperMan");
        String nameString = class1.getClassLoader().getClass().getName();
        System.out.println("Demo8: 类加载器类名: " + nameString);
    }
}

运行结果：

Demo1: 包名: Test，完整类名: Test.Person
===============================================
Demo2:(写法1) 包名: Test，完整类名: Test.Person
Demo2:(写法2) 包名: Test，完整类名: Test.Person
===============================================
Demo3: LeeFeng : 20
===============================================
Demo4: leeFeng : 30  ,   leeFeng : 20
===============================================
Demo5: 修改属性之后得到属性变量的值：胖虎
===============================================
Demo6:  SuperMan类的父类名: Test.Person
===============================================
类中的成员: private boolean Test.SuperMan.BlueBriefs
===============================================
Demo6,取得SuperMan类的方法：
函数名：setBlueBriefs
函数返回类型：void
函数访问修饰符：public
函数代码写法： public void Test.SuperMan.setBlueBriefs(boolean)
Demo6,取得SuperMan类的方法：
函数名：isBlueBriefs
函数返回类型：boolean
函数访问修饰符：public
函数代码写法： public boolean Test.SuperMan.isBlueBriefs()
Demo6,取得SuperMan类的方法：
函数名：fly
函数返回类型：void
函数访问修饰符：public
函数代码写法： public void Test.SuperMan.fly()
Demo6,取得SuperMan类的方法：
函数名：walk
函数返回类型：void
函数访问修饰符：public
函数代码写法： public void Test.SuperMan.walk(int)
===============================================
实现的接口类名: Test.ActionInterface
===============================================
Demo7: 
调用无参方法fly()：
超人会飞耶～～
调用有参方法walk(int m)：
超人会走耶～～走了100米就走不动了！
===============================================
Demo8: 类加载器类名: sun.misc.Launcher$AppClassLoader
===============================================

Process finished with exit code 0

5. 反射其他使用方式

5.1 通过反射越过泛型检查

泛型用在编译期，编译过后泛型擦除（消失掉）。所以是可以通过反射越过泛型检查的

测试类：

public class Main {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub

        List<String> list=new ArrayList<>();

        list.add("吃饭");
        list.add("睡觉");

        //获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据
        Class<?> listClass=list.getClass();

        //获取add()方法
        Method method=listClass.getMethod("add",Object.class);

        //调用add()方法
        method.invoke(list,100);

        for(Object obj : list){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}


运行结果：
吃饭
睡觉
100

5.2 通过反射运行配置文件内容

Person类

public class Person {
    public void getMessage(String name,Integer age){
        System.out.println("name:"+name+",age:"+age);
    }
}

配置文件以txt文件为例子（pro.txt）

className = Test.Person
methodName = getMessage

测试类：

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub

        //通过反射获取Class对象
        Class personClass = Class.forName(getValue("className"));//"Test.Person"
        //2获取show()方法
        Method m = personClass.getMethod(getValue("methodName"),String.class,Integer.class);//getMessage
        //3.调用show()方法
        m.invoke(personClass.getConstructor().newInstance(),"小明",13);

    }

    public static String getValue(String key) throws IOException {
        Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
        FileReader in = new FileReader("src/pro.txt");//获取输入流
        pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
        in.close();
        return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值
    }
}

运行结果：
name:小明,age:13
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