Java 反射 -超详细讲解(附源码)
阅读原文时间:2021年04月20日阅读:2

  学到spring框架的时候,发现反射思想很重要,故特此写下此文,以加深理解。

文章目录

1:反射概述

  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一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
  实际上,我们创建的每一个类也都是对象,即类本身是java.lang.Class类的实例对象。这个实例对象称之为类对象,也就是Class对象。那么,Class对象又是什么对象呢?


2:Class对象特点

  下图是Class类的api(图片来自于Java基础之—反射(非常重要)


   从图中可以得出以下几点:

  1. Class 类的实例对象表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有很多的实例,每个类都有唯一的Class对象。
  2. Class 类没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机自动构造的。也就是说我们不需要创建,JVM已经帮我们创建了。
  3. Class 对象用于提供类本身的信息,比如有几种构造方法, 有多少属性,有哪些普通方法

3:反射的使用

  假设我们现在有一个Hero类

package pojo;
public class Hero {
    public String name; //姓名
    public float hp; //血量
    public float armor; //护甲
    public int moveSpeed; //移动速度
}

1:获取类对象

获取类对象有3种方式

  1. Class.forName()常用
  2. Hero.class
  3. new Hero().getClass()

在一个JVM中,一种类,只会有一个类对象存在。所以以上三种方式取出来的类对象,都是一样。(此处准确是在ClassLoader下,只有一个类对象)

示例:

package pojo;
public class ObjectTest {

    public static void main(String[] args) {
        String className = "pogo.Hero";
        try {
            //获取类对象的第一种方式
            Class pClass1 = Class.forName(className);
            //获取类对象的第二种方式
            Class pClass2 = Hero.class;
            //获取类对象的第三种方式
            Class pClass3 = new Hero().getClass();
            System.out.println(pClass1==pClass2);//输出true
            System.out.println(pClass1==pClass3);//输出true
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
 }
}

  三种方式中,常用第一种,第二种需要导入类的包,依赖太强,不导包就抛编译错误。第三种对象都有了还要反射干什么。一般都第一种,一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。


2 利用反射机制创建对象

基本步骤
  与传统的通过new 来获取对象的方式不同反射机制,反射会先拿到Hero的“类对象”,然后通过类对象获取“构造器对象”再通过构造器对象创建一个对象,具体步骤:

1.获取类对象 Class class = Class.forName("pojo.Hero");
2.获取构造器对象 Constructor con = clazz.getConstructor(形参.class);
3 获取对象 Hero hero =con.newInstance(实参);

上面是最简单的获取方法,当Hero的构造方法不是无参构造方法时,获取构造器对象略有不同,见下面测试:

构造方法不同时,获取构造器对象的方法

示例:

  1. Hero类添加6种构造方法

    //---------------构造方法-------------------
    //(默认的构造方法)
    Hero(String str){
    System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
    }

    //无参构造方法
    public Hero(){
        System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
    }
    
    //有一个参数的构造方法
    public Hero(char name){
        System.out.println("姓名:" + name);
    }
    
    //有多个参数的构造方法
    public Hero(String name ,float hp){
        System.out.println("姓名:"+name+"血量:"+ hp);
    }
    
    //受保护的构造方法
    protected Hero(boolean n){
        System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    }
    
    //私有构造方法
    private Hero(float hp){
        System.out.println("私有的构造方法   血量:"+ hp);
    }
  2. 通过反射机制获取对象

    package test;
    public class ConstructorTest {

    /*
     * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
     * 
     * 1.获取构造方法:
     *      1).批量的方法:
     *          public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
                public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
    
     *      2).获取单个的方法,并调用:
     *          public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
     *          public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;
     *      
     * 2.创建对象
     *      Constructor对象调用newInstance(Object... initargs)
     */
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.加载Class对象
        Class clazz = Class.forName("pojo.Hero");
    
    //2.获取所有公有构造方法
    System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
    Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
    for(Constructor c : conArray){
        System.out.println(c);
    }
    
    
    System.out.println("************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************");
    conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
    for(Constructor c : conArray){
        System.out.println(c);
    }
    
    System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
    Constructor con = clazz.getConstructor(null);
    //1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以:这里需要的是一个参数的类型,切记是类型
    //2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
    System.out.println("con = " + con);
    //调用构造方法
    Object obj = con.newInstance();
    
    
    System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
    con = clazz.getDeclaredConstructor(float.class);
    System.out.println(con);
    //调用构造方法
    con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
    obj = con.newInstance(100);
    }

    }

输出:

**********************所有公有构造方法*********************************
public pojo.Hero(java.lang.String,float)
public pojo.Hero(char)
public pojo.Hero()
************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************
private pojo.Hero(float)
protected pojo.Hero(boolean)
public pojo.Hero(java.lang.String,float)
public pojo.Hero(char)
public pojo.Hero()
pojo.Hero(java.lang.String)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public pojo.Hero()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法,并调用*******************************
private pojo.Hero(float)
私有的构造方法   血量:100.0

总结:

1.获取构造器对象方法:
  1).批量的方法:
public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
  2).获取单个的方法:
public Constructor getConstructor(Class… parameterTypes): 获取单个的"公有的"构造方法
public Constructor getDeclaredConstructor(Class…parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;


3: 获取成员变量并使用

基本步骤

1.获取HeroPlus类的对象 new方法/第2章中的方法 h
2. 获取属性 Field f1 = h.getDeclaredField("属性名")
3. 修改属性 f1.set(h,实参),注意这里的h是对象,不是类对象

示例:

  1. 新增HeroPlus类

    package pojo;
    public class HeroPlus {
    public String name;
    public float hp;
    public int damage;
    public int id;

    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public HeroPlus(){
    
    }
    public HeroPlus(String string) {
        name =string;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Hero [name=" + name + "]";
    }
    public boolean isDead() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return false;
    }
    public void attackHero(HeroPlus h2) {
        System.out.println(this.name+ " 正在攻击 " + h2.getName());
    }

    }

  2. 获取属性并修改

    package test;
    public class ParaTest {
    public static void main(String[] args) {
    HeroPlus h =new HeroPlus();
    //使用传统方式修改name的值为garen
    h.name = "garen";

         try {
             //获取类HeroPlus的名字叫做name的字段
             Field f1= h.getClass().getDeclaredField("name");
             //修改这个字段的值
             f1.set(h, "teemo");
             //打印被修改后的值
             System.out.println(h.name);
     } catch (Exception e) {
         // TODO Auto-generated catch block
         e.printStackTrace();
     }</code></pre>

    }
    }

补充
getField和getDeclaredField的区别
   getField 只能获取public的,包括从父类继承来的字段。
   getDeclaredField 可以获取本类所有的字段,包括private的,但是 不能获取继承来的字段。 (注: 这里只能获取到private的字段,但并不能访问该private字段的值,除非加上setAccessible(true))


4: 获取成员方法并使用

  1. 获取HeroPlus类的对象 h
  2. 获取成员方法:
    public Method getMethod(String name ,Class… parameterTypes):获取"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类)
    public Method getDeclaredMethods(String name ,Class… parameterTypes) :获取成员方法,包括私有的(不包括继承的)
    参数解释:
      name : 方法名;
      Class … : 形参的Class类型对象
  3. 调用方法
    Method --> public Object invoke(Object obj,Object… args):
    参数说明:
      obj : 要调用方法的对象;
      args:调用方式时所传递的实参;

示例:

package test;
public class MethodTest {
    public static void main(String[] args) {

     HeroPlus h = new HeroPlus();

     try {
         // 获取这个名字叫做setName,参数类型是String的方法
         Method m = h.getClass().getMethod("setName", String.class);
         // 对h对象,调用这个方法
         m.invoke(h, "盖伦");
         // 使用传统的方式,调用getName方法
         System.out.println(h.getName());

     } catch (Exception e) {
         // TODO Auto-generated catch block
         e.printStackTrace();
     }

 }
}

5: 获取main方法并使用

示例:

  1. HeroPlus 新增main方法

    public static void main(String[] args) {
    System.out.println("执行main方法");
    }

  2. 通过下面步骤获取main方法1

    package test;
    public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
    try {
    //1、获取HeroPlus对象的字节码
    Class clazz = Class.forName("pojo.HeroPlus");

            //2、获取main方法,第一个参数:方法名称,第二个参数:方法形参的类型,
             Method methodMain = clazz.getMethod("main", String[].class);
            //3、调用main方法
            // methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});
            //第一个参数,对象类型,因为方法是static静态的,所以为null可以,第二个参数是String数组,这里要注意在jdk1.4时是数组,jdk1.5之后是可变参数
            //这里拆的时候将  new String[]{"a","b","c"} 拆成3个对象。所以需要将它强转。
             methodMain.invoke(null, (Object)new String[]{"a","b","c"});//方式一
            // methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"a","b","c"}});//方式二
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    }

    }


4 : 关于反射的用法举例

  反射非常强大,但是从上面的记录来看,反而觉得还不如直接调用方法来的直接和方便2

  通常来说,需要在学习了Spring 的依赖注入,反转控制之后,才会对反射有更好的理解,所以先这里举两个例子,来演示一下反射的一种实际运用3

1:通过反射运行配置文件内容

  1. 首先准备两个业务类

    package service;
    public class Service1 {
    public void doService1(){
    System.out.println("业务方法1");
    }
    }

    package service;
    public class Service2 {
    public void doService2(){
    System.out.println("业务方法2");
    }
    }

  2. 当需要从第一个业务方法切换到第二个业务方法的时候,使用非反射方式,必须修改代码,并且重新编译运行,才可以达到效果

    package service;
    public class CommonTest {
    public static void main(String[] args) {
    //new Service1().doService1();
    //必须重新修改代码
    new Service2().doService2();
    }
    }

  3. 使用反射方式则方便很多

  1. 首先准备一个配置文件,就叫做spring.txt吧, 放在src目录下。
    里面存放的是类的名称,和要调用的方法名。首先准备一个配置文件,就叫做spring.txt吧, 放在src目录下。里面存放的是类的名称,和要调用的方法名。
  2. 在测试类Test中,首先取出类名称和方法名,然后通过反射去调用这个方法。
  3. 当需要从调用第一个业务方法,切换到调用第二个业务方法的时候,不需要修改一行代码,也不需要重新编译,只需要修改配置文件spring.txt,再运行即可。

示例:
spring.txt内容

class=reflection.Service1
method=doService1

测试类

package service;
public class ReflectTest {
    @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //从spring.txt中获取类名称和方法名称
        File springConfigFile = new File("H:\\eclpise-workspace\\reflect-demo\\src\\spring.txt");
        Properties springConfig= new Properties();
        springConfig.load(new FileInputStream(springConfigFile));
        String className = (String) springConfig.get("class");
        String methodName = (String) springConfig.get("method");

        //根据类名称获取类对象
        Class clazz = Class.forName(className);
        //根据方法名称,获取方法对象
        Method m = clazz.getMethod(methodName);
        //获取构造器
        Constructor c = clazz.getConstructor();
        //根据构造器,实例化出对象
        Object service = c.newInstance();
        //调用对象的指定方法
        m.invoke(service);

    }
}

2:通过反射越过泛型检查

  泛型是在编译期间起作用的。在编译后的.class文件中是没有泛型的。所有比如T或者E类型啊,本质都是通过Object处理的。所以可以通过使用反射来越过泛型。

示例:

package test;
public class GenericityTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("this");
    list.add("is");

    //  strList.add(5);报错

    /********** 越过泛型检查    **************/

    //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 m = listClass.getMethod("add", Object.class);
    //调用add()方法
    m.invoke(list, 5);

    //遍历集合
    for(Object obj : list){
        System.out.println(obj);
        }
    }

}


GitHub源码:java反射


  1. Java基础之—反射(非常重要) ↩︎

  2. 反射有什么用 ↩︎

  3. 深入分析Java方法反射的实现原理
    后记:
      本文部分内容引用自csdn的敬业的小码哥How2jJava,如有侵权,请联系我 ↩︎