Java リフレクション メカニズムと一般的なアプリケーション シナリオは何ですか?

1. Java リフレクションとは何ですか?

Java のオブジェクト指向プログラミング プロセスでは、通常、最初に Class クラスを知り、次にこのクラスのオブジェクトを取得するための new class name() メソッドを知る必要があります。つまり、コードを作成するとき (コンパイル時またはクラスのロード前)、どのクラスをインスタンス化し、どのメソッドを実行するかを知る必要があります。これは通常、静的クラスのロードと呼ばれます。

しかし、シナリオによっては、コードの具体的な動作が事前にわからないこともあります。たとえば、サービス タスクのワークフローを定義する場合、各サービス タスクは対応するクラスのメソッドになります。

• #サービスタスク B がどのクラス、どのメソッドを実行するかは、サービスタスク A

## の実行結果によって決まります。 #サービスタスクCがどのクラスメソッドを実行するかは、サービスタスクAとBの実行結果によって決まります

• #そして、ユーザーはサービスタスクの機能をコードはハードコーディングされており、設定を通じてさまざまな条件に応じて異なるプログラムを実行することを期待しています。条件自体も変化します。

• この状況に直面すると、コードを使用することはできません
new クラス名()

が実装されているのは、ユーザーが具体的にどのように構成しているかわからないためです。この瞬間にユーザーはサービス タスク A に Xxxx クラスの x メソッドを実行させたいと考えており、次の瞬間にはサービス タスク A に Xxxx クラスの y メソッドを実行させたいと考えている可能性があります。 Yyyyクラス。もちろん要件を尋ねることもでき、ユーザーが要件を変更したら、コードを変更します。この方法も必要な場合がありますが、ユーザーやプログラマにとっては面倒な作業です。実行時にプログラムの呼び出し動作を動的に変更する方法はあるでしょうか?それが今回紹介する「Javaリフレクション機構」です。

それでは、Java のリフレクション メカニズムでは何ができるのでしょうか?おそらく次のとおりです。

プログラム実行時に

パッケージ名.クラス名
• に従ってクラス オブジェクトを動的にインスタンス化します

  #プログラムの実行中にクラス オブジェクトの情報 (オブジェクトのコスト変数やメソッドなど) を動的に取得します

• プログラムの実行中にオブジェクトのメンバー変数属性を動的に使用しますプログラム

• # プログラムの実行中にオブジェクトのメソッドを動的に呼び出します (プライベート メソッドも呼び出すことができます)

• 2. こんにちは。 World
  まず入りましょう。ボスはこの段落をスキップできます。 Studentというクラスを定義します

package com.zimug.java.reflection;
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;   //这里是private
    public void dinner(){
        System.out.println("吃晚餐！");
    }
    private void sleep(int minutes){   //private修饰符
        System.out.println("睡" + minutes + "分钟");
    }
}

リフレクションを使用しない場合、Javaを学習した友人は間違いなくdinnerメソッドを呼び出すと思います

Student student = new Student();
student.dinner();

リフレクションの場合、どのように呼び出せばよいですか?

//获取Student类信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//对象实例化
Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//根据方法名获取并执行方法
Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打印：吃晚餐！

上記のコードから、com.zimug.java.reflection.Student クラス名とディナー メソッド名が文字列であることがわかります。これは文字列であるため、構成ファイル、データベース、またはその他の柔軟な構成方法を通じてこのプログラムを実行できます。これはリフレクションを使用する最も基本的な方法です。

3. クラスローディングとリフレクションの関係

Java のクラスローディング機構は非常に複雑なので、要点を混同しないように、クラスローディングに関連する内容の一部のみを紹介します。 "反射"。

Java がコンパイルされると、Java ファイルがバイトコード クラス ファイルにコンパイルされ、クラス ローダーはクラス ロード フェーズ中にクラス ファイルをメモリにロードし、java.lang.Class オブジェクトをインスタンス化します。たとえば、Student クラスには、読み込みフェーズ中に次のアクションがあります:

メモリ (メソッド領域またはコード領域) で Class オブジェクトをインスタンス化します。Class オブジェクトはインスタンス化されないことに注意してください。 Student オブジェクト

• Class クラス (バイトコード ファイル) は Class オブジェクトに対応し、

#この Class オブジェクトは、 Student クラスの基本情報。たとえば、この Student クラスにはフィールド (Filed) がいくつありますか?コンストラクターは何人いますか?方法は何通りありますか?どのような注釈があるのでしょうか?情報待ち

• Student クラスに関する上記の基本情報オブジェクト (java.lang.Class オブジェクト) を使用すると、実行時にこれらを使用できます。 Student クラスのオブジェクトをインスタンス化します。

#実行時に、新しい Student オブジェクトを直接作成できます

#リフレクションを使用して Student オブジェクトを構築することもできます

• しかし、どれだけ多くの新しい Student オブジェクトを作成したとしても、どれだけ多くの Student オブジェクトをリフレクションによって構築したとしても、保存される java.lang.Class オブジェクトは 1 つだけです。学生クラスのご案内です。次のコードはそれを証明できます。

  Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
  Class cls2 = new Student().getClass();
  System.out.println(cls == cls2); //比较Class对象的地址，输出结果是true

  4. リフレクションを操作するための Java クラス

上記の基本情報を理解した後、リフレクション クラスに関連するクラスとメソッドについて詳しく学ぶことができます:

# java.lang.Class: クラスを表します

java.lang.reflect.Constructor: クラスのコンストラクター メソッドを表します

java.lang.reflect.Method: クラスの通常のメソッドを表しますclass

java.lang.reflect.Field: クラス

のメンバー変数を表します。

Java.lang.reflect.Modifier: 修饰符，方法的修饰符，成员变量的修饰符。

java.lang.annotation.Annotation：在类、成员变量、构造方法、普通方法上都可以加注解

4.1.获取Class对象的三种方法

Class.forName()方法获取Class对象

/**
* Class.forName方法获取Class对象，这也是反射中最常用的获取对象的方法，因为字符串传参增强了配置实现的灵活性
*/
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");

类名.class获取Class对象

/**
* `类名.class`的方式获取Class对象
*/
Class clz = User.class;

类对象.getClass()方式获取Class对象

/**
* `类对象.getClass()`方式获取Class对象
*/
User user = new User();
Class clazz = user.getClass();

虽然有三种方法可以获取某个类的Class对象，但是只有第一种可以被称为“反射”。

4.2.获取Class类对象的基本信息

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//获取类的包名+类名
System.out.println(cls.getName());          //com.zimug.java.reflection.Student
//获取类的父类
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//这个类型是不是一个注解？
System.out.println(cls.isAnnotation());     //false
//这个类型是不是一个枚举？
System.out.println(cls.isEnum());      //false
//这个类型是不是基础数据类型？
System.out.println(cls.isPrimitive()); //false

Class类对象信息中几乎包括了所有的你想知道的关于这个类型定义的信息，更多的方法就不一一列举了。还可以通过下面的方法

获取Class类对象代表的类实现了哪些接口： getInterfaces()

获取Class类对象代表的类使用了哪些注解： getAnnotations()

4.3. 获得Class对象的成员变量

结合上文中的Student类的定义理解下面的代码

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName
}
fields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName 换行  age
}

getFields()方法获取类的非私有的成员变量，数组，包含从父类继承的成员变量

getDeclaredFields方法获取所有的成员变量，数组，但是不包含从父类继承而来的成员变量

4.4.获取Class对象的方法

getMethods() : 获取Class对象代表的类的所有的非私有方法，数组，包含从父类继承而来的方法

getDeclaredMethods() : 获取Class对象代表的类定义的所有的方法，数组，但是不包含从父类继承而来的方法

getMethod(methodName): 获取Class对象代表的类的指定方法名的非私有方法

getDeclaredMethod(methodName): 获取Class对象代表的类的指定方法名的方法

        Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
        Method[] methods = cls.getMethods();
        System.out.println("Student对象的非私有方法");
        for (Method m : methods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method[] allMethods = cls.getDeclaredMethods();
        System.out.println("Student对象的所有方法");
        for (Method m : allMethods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method dinnerMethod = cls.getMethod("dinner");
        System.out.println("dinner方法的参数个数" + dinnerMethod.getParameterCount());
        Method sleepMethod = cls.getDeclaredMethod("sleep",int.class);
        System.out.println("sleep方法的参数个数" + sleepMethod.getParameterCount());
        System.out.println("sleep方法的参数对象数组" + Arrays.toString(sleepMethod.getParameters()));
        System.out.println("sleep方法的参数返回值类型" + sleepMethod.getReturnType());

上面代码的执行结果如下：

Student对象的非私有方法
dinner,wait,wait,wait,equals,toString,hashCode,getClass,notify,notifyAll,  end
Student对象的所有方法
dinner,sleep,  end
dinner方法的参数个数0
sleep方法的参数个数1
sleep方法的参数对象数组[int arg0]
sleep方法的参数返回值类型void

可以看到getMethods获取的方法中包含Object父类中定义的方法，但是不包含本类中定义的私有方法sleep。另外我们还可以获取方法的参数及返回值信息：

获取参数相关的属性：

• 获取方法参数个数：getParameterCount()

• 获取方法参数数组对象：getParameters() ，返回值是java.lang.reflect.Parameter数组

获取返回值相关的属性

• 获取方法返回值的数据类型：getReturnType()

4.5.方法的调用

实际在上文中已经演示了方法的调用，如下invoke调用dinner方法

Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打印：吃晚餐！

dinner方法是无参的，那么有参数的方法怎么调用?看看invoke方法定义，第一个参数是Method对象，无论后面Object... args有多少参数就按照方法定义依次传参就可以了。

public Object invoke(Object obj, Object... args)

4.6.创建类的对象(实例化对象)

//获取Student类信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//对象实例化
Student student = (Student)cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//下面的这种方法是已经Deprecated了，不建议使用。但是在比较旧的JDK版本中仍然是唯一的方式。
//Student student = (Student)cls.newInstance();

五、反射的常用场景

通过配置信息调用类的方法

结合注解实现特殊功能

按需加载jar包或class

5.1. 通过配置信息调用类的方法

将上文的hello world中的代码封装一下，你知道类名className和方法名methodName是不是就可以调用方法了？至于你将className和 methodName配置到文件，还是nacos，还是数据库，自己决定吧！

public void invokeClassMethod(String className,String methodName) throws ClassNotFoundException, 
            NoSuchMethodException, 
            InvocationTargetException, 
            InstantiationException, 
            IllegalAccessException {
        //获取类信息
        Class cls = Class.forName(className);
        //对象实例化
        Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //根据方法名获取并执行方法
        Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod(methodName);
        dinnerMethod.invoke(obj);
}

5.2.结合注解实现特殊功能

大家如果学习过mybatis plus都应该学习过这样的一个注解TableName，这个注解表示当前的实体类Student对应的数据库中的哪一张表。如下问代码所示，Student所示该类对应的是t_student这张表。

@TableName("t_student")
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;
}

下面我们自定义TableName这个注解

@Target(ElementType.TYPE)  //表示TableName可作用于类、接口或enum Class, 或interface
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //表示运行时由JVM加载
public @interface TableName {
       String value() ;   //则使用@TableName注解的时候： @TableName(”t_student”);
}

有了这个注解，我们就可以扫描某个路径下的java文件，至于类注解的扫描我们就不用自己开发了，引入下面的maven坐标就可以

<dependency>
    <groupId>org.reflections</groupId>
    <artifactId>reflections</artifactId>
    <version>0.9.10</version>
</dependency>

看下面代码：先扫描包，从包中获取标注了TableName注解的类，再对该类打印注解value信息

// 要扫描的包
String packageName = "com.zimug.java.reflection";
Reflections f = new Reflections(packageName);
// 获取扫描到的标记注解的集合
Set<Class<?>> set = f.getTypesAnnotatedWith(TableName.class);
for (Class<?> c : set) {
// 循环获取标记的注解
TableName annotation = c.getAnnotation(TableName.class);
// 打印注解中的内容
System.out.println(c.getName() + "类，TableName注解value=" + annotation.value());

输出结果是：

com.zimug.java.reflection.Student类，TableName注解value=t_student

有的朋友会问这有什么用？这有大用处了。有了类定义与数据库表的对应关系，你还能通过反射获取类的成员变量，之后你是不是就可以根据表明t_student和字段名nickName，age构建增删改查的SQL了？全都构建完毕，是不是就是一个基础得Mybatis plus了？

反射和注解结合使用，可以演化出许许多多的应用场景，特别是在框架代码实现方面。等待你去发觉啊！

5.3.按需加载jar包或class

在某些场景下，我们可能不希望JVM的加载器一次性的把所有classpath下的jar包装载到JVM虚拟机中，因为这样会影响项目的启动和初始化效率，并且占用较多的内存。我们希望按需加载，需要用到哪些jar，按照程序动态运行的需求取加载这些jar。

把jar包放在classpath外面，指定加载路径，实现动态加载。

//按路径加载jar包
File file = new File("D:/com/zimug/commons-lang3.jar");
URL url = file.toURI().toURL();
//创建类加载器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
Class cls = classLoader.loadClass("org.apache.commons.lang3.StringUtils");

同样的把.class文件放在一个路径下，我们也是可以动态加载到的

//java的.class文件所在路径
File file = new File("D:/com/zimug");
URL url = file.toURI().toURL();
//创建类加载器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
//加载指定类，package全路径
Class<?> cls = classLoader.loadClass("com.zimug.java.reflection.Student");

类的动态加载能不能让你想到些什么？是不是可以实现代码修改，不需要重新启动web容器？对的，就是这个原理，因为一个类的Class对象只有一个，所以不管你重新加载多少次，都是使用最后一次加载的class对象（上文讲过哦）。

六、反射的优缺点

优点：自由，使用灵活，不受类的访问权限限制。可以根据指定类名、方法名来实现方法调用，非常适合实现业务的灵活配置。在框架开发方面也有非常广泛的应用，特别是结合注解的使用。

缺点：

• 也正因为反射不受类的访问权限限制，其安全性低，很大部分的java安全问题都是反射导致的。

• 相对于正常的对象的访问调用，反射因为存在类和方法的实例化过程，性能也相对较低

• 破坏java类封装性，类的信息隐藏性和边界被破坏

以上がJava リフレクション メカニズムと一般的なアプリケーション シナリオは何ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。