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Java Reflect(反射)入门学习

敖胤 2021-01-13 16:29:26 阅读数:31 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

反射机制指在程序运行状态中,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即Java的反射机制。
Java反射机制主要提供了以下功能:

  • 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;
  • 生成动态代理。
    Java反射机制相关的类主要有java.lang包中的Class类和java.lang.reflect包中的Constructor类、Field类、Method类和Parameter类。

Class对象

Class类是一个比较特殊的类,它是反射机制的基础,Class类的对象表示正在运行的Java程序中的类或接口,也就是任何一个类被加载时,即将类的.class文件(字节码文件)读入内存的同时,都自动为之创建一个java.lang.Class对象。Class类没有公共构造方法,其对象是JVM在加载类时通过调用类加载器中的defineClass()方法创建的,因此不能显式地创建一个Class对象。通过这个Class对象,才可以获得该对象的其他信息。
Java在将.class字节码文件载入时,JVM将产生一个java.lang.Class对象代表该.class字节码文件,从该Class对象中可以获得类的许多基本信息,这就是反射机制。所以要想完成反射操作,就必须首先认识Class类。
从Class类的源码注释:

/*
* Instances of the class {@code Class} represent classes and
* interfaces in a running Java application. An enum is a kind of
* class and an annotation is a kind of interface. Every array also
* belongs to a class that is reflected as a {@code Class} object
* that is shared by all arrays with the same element type and number
* of dimensions. The primitive Java types ({@code boolean},
* {@code byte}, {@code char}, {@code short},
* {@code int}, {@code long}, {@code float}, and
* {@code double}), and the keyword {@code void} are also
* represented as {@code Class} objects.
*/

可知,任何数据类型(包括基本数据类型)以及void,在JVM中,都是Class对象。

反射的使用

直接贴代码:

反射基本用法示例类:

package main.basics.reflect;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Properties;
public class ReflectDetails {
/**
* 获取Class对象的三种方式
* 1 Object ——> getClass();
* 2 任何数据类型(包括基本数据类型)都有一个“静态”的class属性
* 3 通过Class类的静态方法:forName(String className)(常用)
*
* 在运行期间,一个类,只有一个Class对象产生。
* 三种方式常用第三种,而第三种方式通常也正是大多场景需求的方式
* 对于第一种方式,既然对象都有了那么反射其实没有意义了。
* 第二种方式需要导入类的包,依赖太强,不导包将报编译错误。
* 对于第三种,字符串参数的传入可直接传或读配置文件或数据库等,在配置上也比较灵活。
*/
public void getClassMsg(){
//第一种方式获取Class对象
Student stu1 = new Student();//这一new 产生一个Student对象,一个Class对象。
Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
System.out.println(stuClass.getName());
System.out.println(void.class);
System.out.println(int.class);
//第二种方式获取Class对象
Class stuClass2 = Student.class;
System.out.println(stuClass == stuClass2);//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
try {
Class stuClass3 = Class.forName("main.basics.reflect.Student");//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(stuClass3 == stuClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 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;
*
* 调用构造方法:
* Constructor-->newInstance(Object... initargs)
*/
public void getConstructors() throws Exception{
//1.加载Class对象
Class clazz = Class.forName("main.basics.reflect.Student");
//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("obj = " + obj);
// Student stu = (Student)obj;
System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
con = clazz.getDeclaredConstructor(char.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('男');
}
/**
* 获取成员变量并调用:
*
* 1.批量的
* 1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
* 2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;
* 2.获取单个的:
* 1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段;
* 2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
*
* 设置字段的值:
* Field --> public void set(Object obj,Object value):
* 参数说明:
* 1.obj:要设置的字段所在的对象;
* 2.value:要为字段设置的值;
*/
public void getFields() throws Exception{
//1.获取Class对象
Class stuClass = Class.forName("main.basics.reflect.Student");
//2.获取字段
System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
for(Field f : fieldArray){
System.out.println(f);
}
System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
for(Field f : fieldArray){
System.out.println(f);
}
System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
Field f = stuClass.getField("name");
System.out.println(f);
//获取一个对象
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
//为字段设置值
f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
//验证
Student stu = (Student)obj;
System.out.println("验证姓名:" + stu.name);
System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
System.out.println(f);
f.setAccessible(true);//暴力反射,解除私有限定
f.set(obj, "18888889999");
System.out.println("验证电话:" + stu);
}
/**
* 获取成员方法并调用:
*
* 1.批量的:
* public Method[] getMethods():获取所有"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类)
* public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法,包括私有的(不包括继承的)
* 2.获取单个的:
* public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
* 参数:
* name : 方法名;
* Class ... : 形参的Class类型对象
* public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
*
* 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;
*
*
* 由此可见:
* m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);//调用制定方法(所有包括私有的),
* 需要传入两个参数,第一个是调用的方法名称,第二个是方法的形参类型,切记是类型。
* System.out.println(m);
* m.setAccessible(true);//解除私有限定
* Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数,一个是要调用的对象(获取有反射),一个是实参
* System.out.println("返回值:" + result);//
*/
public void getMethodsMsg() throws Exception{
//1.获取Class对象
Class stuClass = Class.forName("main.basics.reflect.Student");
//2.获取所有公有方法
System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
stuClass.getMethods();
Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
for(Method m : methodArray){
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取所有的方法,包括私有的*******************");
methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
for(Method m : methodArray){
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
System.out.println(m);
//实例化一个Student对象
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
m.invoke(obj, "刘德华");
System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
System.out.println(m);
m.setAccessible(true);//解除私有限定
Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数,一个是要调用的对象(获取有反射),一个是实参
System.out.println("返回值:" + result);
}
/**
* 获取main方法
*/
public void reflectMain(){
try {
//1、获取Student对象的字节码
Class clazz = Class.forName("main.basics.reflect.Student");
//2、获取main方法
Method methodMain = clazz.getMethod("main", String[].class);//第一个参数:方法名称,第二个参数:方法形参的类型,
//3、调用main方法
// methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});//java.lang.IllegalArgumentException: argument type mismatch
//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,
/*启动Java程序的main方法的参数是一个字符串数组,
按照jdk1.5的语法,整个数组是一个参数,而按照jdk1.4的语法,数组中的每一个元素对应一个参数,
当把一个字符串数组作为参数传递给invoke方法时,javac会按照jdk1.4的语法进行处理,
因为jdk1.5肯定要兼容jdk1.4的语法,也就是把数组打散成若干个单独的参数,
所以也就会出现上面的异常了。
既然字符串数组会拆包成一个个的对象参数,那么我们就在这个字符串的外面再套上一层外衣,
当拆包的时候只是拆掉外面的那层,里面的字符串数组就可以作为一个单独的参数进行传递了*/
//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();
}
}
/**
* 读取配置文件
*/
public void readProperties() {
Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
try {
FileReader in = new FileReader("HelloJava\\resources\\pro.properties");//获取输入流
pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
in.close();
//通过反射获取Class对象
Class stuClass = Class.forName(pro.getProperty("className"));
//2获取show()方法
Method m = stuClass.getMethod(pro.getProperty("methodName"));
//3.调用show()方法
m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
/**
* 需求:
* 当我们升级这个系统时,不要Student类,而需要新写一个Student2的类时,
* 这时只需要更改pro.properties的文件内容就可以了。代码一点都不用改动
*/
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 破坏泛型
*/
public void reflectGeneric() {
ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("aaa");
strList.add("bbb");
// strList.add(100);
//获取ArrayList的Class对象,反向的调用add()方法,添加数据
Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
try {
Method m = null;
//获取add()方法
m = listClass.getMethod("add", Object.class);
//调用add()方法
m.invoke(strList, 100);
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
//遍历集合
for(Object obj : strList){
System.out.println(obj);
}
}
/**
* 破坏单例,以及单例防止破坏
*/
public void reflectSingleton() {
SingletonStudent singletonStudent = SingletonStudent.getInstance();
SingletonStudent2 singletonStudent_2 = SingletonStudent2.getInstance();
try {
Constructor constructor = singletonStudent.getClass().getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
SingletonStudent singletonStudent1 = (SingletonStudent) constructor.newInstance();
SingletonStudent singletonStudent2 = (SingletonStudent) constructor.newInstance();
System.out.println(singletonStudent.hashCode());
System.out.println(singletonStudent1.hashCode());
System.out.println("----------------------------------");
Constructor constructor2 = singletonStudent_2.getClass().getDeclaredConstructor();
constructor2.setAccessible(true);
SingletonStudent2 singletonStudent_21 = (SingletonStudent2) constructor2.newInstance();
SingletonStudent2 singletonStudent_22 = (SingletonStudent2) constructor2.newInstance();
System.out.println(singletonStudent_22.hashCode());
System.out.println(singletonStudent_21.hashCode());
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

测试用单例类1:

package main.basics.reflect;
public class SingletonStudent {
private static SingletonStudent ourInstance = new SingletonStudent();
public static SingletonStudent getInstance() {
return ourInstance;
}
private SingletonStudent() {
}
}

测试用单例类2:

package main.basics.reflect;
public class SingletonStudent2 {
private static int count = 0;
private static SingletonStudent2 ourInstance = null;
public static SingletonStudent2 getInstance() {
if (null == ourInstance) {
ourInstance = new SingletonStudent2();
}
return ourInstance;
}
private SingletonStudent2() {
synchronized (SingletonStudent2.class) {
if (count > 0) {
throw new RuntimeException("无法创建实例");
}
count++;
}
}
}

测试用普通类1:

package main.basics.reflect;
public class Student {
//---------------构造方法-------------------
//(默认的构造方法)
Student(String str){
System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
}
//无参构造方法
public Student(){
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 Student(char name){
System.out.println("姓名:" + name);
}
//有多个参数的构造方法
public Student(String name ,int age){
System.out.println("姓名:"+name+"年龄:"+ age);//这的执行效率有问题,以后解决。
}
//受保护的构造方法
protected Student(boolean n){
System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
}
//私有构造方法
private Student(int age){
System.out.println("私有的构造方法 年龄:"+ age);
}
//**********字段*************//
public String name;
protected int age;
char sex;
private String phoneNum;
//**************成员方法***************//
public void show(){
System.out.println("is show()");
}
public void show1(String s){
System.out.println("调用了:公有的,String参数的show1(): s = " + s);
}
protected void show2(){
System.out.println("调用了:受保护的,无参的show2()");
}
void show3(){
System.out.println("调用了:默认的,无参的show3()");
}
private String show4(int age){
System.out.println("调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = " + age);
return "abcd";
}
public String getPhoneNum() {
return phoneNum;
}
public void setPhoneNum(String phoneNum) {
this.phoneNum = phoneNum;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
+ ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
}
//**************main方法***************//
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main方法执行了。。。");
}
}

测试用普通类2:

package main.basics.reflect;
public class Student2 {
public void show2(){
System.out.println("is show2()");
}
}

配置文件:

className = main.basics.reflect.Student
methodName = show

Test类:

package main.basics.reflect;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ReflectDetails details = new ReflectDetails();
details.getClassMsg();
try {
details.getConstructors();
details.getFields();
details.getMethodsMsg();
details.reflectMain();
details.readProperties();
details.reflectGeneric();
details.reflectSingleton();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

输出结果:

调用了公有、无参构造方法执行了。。。
main.basics.reflect.Student
void
int
true
true
**********************所有公有构造方法*********************************
public main.basics.reflect.Student(java.lang.String,int)
public main.basics.reflect.Student()
public main.basics.reflect.Student(char)
************所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************
private main.basics.reflect.Student(int)
protected main.basics.reflect.Student(boolean)
public main.basics.reflect.Student(java.lang.String,int)
main.basics.reflect.Student(java.lang.String)
public main.basics.reflect.Student()
public main.basics.reflect.Student(char)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public main.basics.reflect.Student()
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*******************************
public main.basics.reflect.Student(char)
姓名:男
************获取所有公有的字段********************
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.name
************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.name
protected int main.basics.reflect.Student.age
char main.basics.reflect.Student.sex
private java.lang.String main.basics.reflect.Student.phoneNum
*************获取公有字段**并调用***********************************
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.name
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
验证姓名:刘德华
**************获取私有字段****并调用********************************
private java.lang.String main.basics.reflect.Student.phoneNum
验证电话:Student [name=刘德华, age=0, sex= , phoneNum=18888889999]
***************获取所有的”公有“方法*******************
public static void main.basics.reflect.Student.main(java.lang.String[])
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.toString()
public void main.basics.reflect.Student.show1(java.lang.String)
public void main.basics.reflect.Student.show()
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.getPhoneNum()
public void main.basics.reflect.Student.setPhoneNum(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法,包括私有的*******************
public static void main.basics.reflect.Student.main(java.lang.String[])
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.toString()
public void main.basics.reflect.Student.show1(java.lang.String)
private java.lang.String main.basics.reflect.Student.show4(int)
public void main.basics.reflect.Student.show()
protected void main.basics.reflect.Student.show2()
void main.basics.reflect.Student.show3()
public java.lang.String main.basics.reflect.Student.getPhoneNum()
public void main.basics.reflect.Student.setPhoneNum(java.lang.String)
***************获取公有的show1()方法*******************
public void main.basics.reflect.Student.show1(java.lang.String)
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
调用了:公有的,String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String main.basics.reflect.Student.show4(int)
调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = 20
返回值:abcd
main方法执行了。。。
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
is show()
aaa
bbb
100
2133927002
1836019240
----------------------------------
java.lang.reflect.InvocationTargetException
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
at main.basics.reflect.ReflectDetails.reflectSingleton(ReflectDetails.java:313)
at main.basics.reflect.Test.main(Test.java:34)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 无法创建实例
at main.basics.reflect.SingletonStudent2.<init>(SingletonStudent2.java:17)
... 6 more
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