Java反射機制深入詳解

一.概念

　　反射就是把Java的各種成分映射成對應的Java類別。

　　Class類別的建構方法是private，由JVM建立。

　　反射是java語言的一個特性，它允程式在執行時（注意不是編譯的時候）來進行自我檢查並且對內部的成員進行操作。例如它允許一個java的類別取得他所有的成員變數和方法並且顯示出來。 Java 的這項能力在實際應用上也許用得不是很多，但是在其它的程式設計語言中根本就不存在這一特性。例如，Pascal、C 或 C++ 中就沒有辦法在程式中取得函數定義相關的資訊。 （取自Sun）

　　JavaBean 是 reflection 的實際應用之一，它能讓一些工具視覺化的操作軟體元件。這些工具透過 reflection 動態的載入並取得 Java 元件(類別) 的屬性。

　　反射是從1.2就有的，後面的三大框架都會用到反射機制,涉及到類別"Class",無法直接new CLass()，其物件是記憶體裡的一份字節碼.　　

　　Class 類別的實例表示正在執行的Java 應用程式中的類別和介面。枚舉是一種類，註解是一種介面。每個數組屬於被映射為 Class 物件的一個類，所有具有相同元素類型和維數的數組都共用該 Class 物件。基本的 Java型別（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和關鍵字 void 也表示為 Class 物件。 Class 沒有公共構造方法。 Class 物件是在載入類別時由 Java 虛擬機器以及透過呼叫類別載入器中的 defineClass 方法自動建構的。

1 Person p1 = new Person();
2 //下面的这三种方式都可以得到字节码
3 CLass c1 = Date.class();
4 p1.getClass(); 
5 //若存在则加载，否则新建,往往使用第三种,类的名字在写源程序时不需要知道，到运行时再传递过来
6 Class.forName("java.lang.String");

　　CLass.forName()字節碼已經載入到java虛擬機器中，去得到字節碼；java虛擬機中還沒有產生字節碼用類別載入器進行加載，加載的字節碼緩衝到虛擬機器中。　

　　考慮下面這個簡單的例子，讓我們看看 reflection 是如何運作的。

import java.lang.reflect.*;  

public class DumpMethods {  
   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class c = Class.forName("java.util.Stack");  

           Method m[] = c.getDeclaredMethods();  
             
           for (int i = 0; i < m.length; i++)  
               System.out.println(m[i].toString());  
      }  
      catch (Throwable e){  
            System.err.println(e);  
      }  
   }  
}

 

1 public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop() 
2 public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object) 
3 public boolean java.util.Stack.empty() 
4 public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek() 
5 public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

#　　

　　這樣就列出了java.util.Stack 類別的各方法名稱以及它們的限制符和返回類型。這個程式使用 Class.forName 載入指定的類，然後呼叫 getDeclaredMethods 來取得這個類別中定義了的方法清單。 java.lang.reflect.Methods 是用來描述某個類別中單一方法的類別。

　　以下範例使用Class 物件來顯示物件的類別名稱：

1 void printClassName(Object obj) {
2          System.out.println("The class of " + obj +
3                             " is " + obj.getClass().getName());
4      }

　　也可以使用一個類別字面值（JLS Section 15.8.2）來取得指定類型（或void）的Class 物件。例如：

1 System.out.println("The name of class Foo is: "+Foo.class.getName());

 　　在沒有物件實例的時候，主要有兩種方法。

//获得类类型的两种方式        
Class cls1 = Role.class;        
Class cls2 = Class.forName("yui.Role");

　　注意第二種方式中，forName中的參數一定是完整的類別名稱（包名+類別名稱），而這個方法需要擷取例外。現在得到cls1就可以建立一個Role類別的實例了，利用Class的newInstance方法相當於呼叫類別的預設的建構器。

1 Object o = cls1.newInstance(); 
2 //创建一个实例        
3 //Object o1 = new Role();   //与上面的方法等价

 

二.常用方法

　　1.isPrimitive(判斷是否為基本型別的字節碼)

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String str = "abc";
        Class cls1 = str.getClass();
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3 = null;//必须要加上null
        try {
            cls3 = Class.forName("java.lang.String");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(cls1==cls2);
        System.out.println(cls1==cls3);
        
        System.out.println(cls1.isPrimitive());
        System.out.println(int.class.isPrimitive());//判定指定的 Class 对象是否表示一个基本类型。
        System.out.println(int.class == Integer.class);
        System.out.println(int.class == Integer.TYPE);
        System.out.println(int[].class.isPrimitive());
        System.out.println(int[].class.isArray());
    }
}
/*
 * true
true
false
true
false
true
false
true

 */
*/

　　2.getConstructor和getConstructors()

　　java中建構方法沒有先後順序，透過型別和參數個數來區分。　

1 public class TestReflect {
2     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException {
3         // TODO Auto-generated method stub
4         String str = "abc";
5         
6         System.out.println(String.class.getConstructor(StringBuffer.class));
7     }
8 }

　　3.Filed類別代表某一類別中的一個成員變數。

 1 import java.lang.reflect.Field;
 2 public class TestReflect {
 3     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
 4         ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4);
 5         Field fieldx = rp1.getClass().getField("x");//必须是x或者y
 6         System.out.println(fieldx.get(rp1));
 7         
 8         /*
 9          * private的成员变量必须使用getDeclaredField，并setAccessible(true),否则看得到拿不到
10          */
11         Field fieldy = rp1.getClass().getDeclaredField("y");
12         fieldy.setAccessible(true);//暴力反射
13         System.out.println(fieldy.get(rp1));
14         
15     }
16 }
17 
18 class ReflectPointer {
19     
20     public int x = 0;
21     private int y = 0;
22     
23     public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相当于右键source
24         super();
25         // TODO Auto-generated constructor stub
26         this.x = x;
27         this.y = y;
28     }
29 }

　　4.

三.典型範例

　　1.將所有String類型的成員變數裡的b改成a。

 1 import java.lang.reflect.Field;
 2 public class TestReflect {
 3     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
 4         ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4);
 5         changeBtoA(rp1);
 6         System.out.println(rp1);
 7         
 8     }
 9     
10     private static void changeBtoA(Object obj) throws RuntimeException, Exception {
11         Field[] fields = obj.getClass().getFields();
12         
13         for(Field field : fields) {
14             //if(field.getType().equals(String.class))
15             //由于字节码只有一份,用equals语义不准确
16             if(field.getType()==String.class) {
17                 String oldValue = (String)field.get(obj);
18                 String newValue = oldValue.replace('b', 'a');
19                 field.set(obj,newValue);
20             }
21         }
22     }
23 }
24 
25 class ReflectPointer {
26     
27     private int x = 0;
28     public int y = 0;
29     public String str1 = "ball";
30     public String str2 = "basketball";
31     public String str3 = "itcat";
32     
33     public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相当于右键source
34         super();
35         // TODO Auto-generated constructor stub
36         this.x = x;
37         this.y = y;
38     }
39 
40     @Override
41     public String toString() {
42         return "ReflectPointer [str1=" + str1 + ", str2=" + str2 + ", str3="
43                 + str3 + "]";
44     }
45 }

　　2.寫一個程式根據使用者提供的類別名，呼叫該類別的里的main方法。

　　為什麼要用反射的方式呢？

 1 import java.lang.reflect.Field;
 2 import java.lang.reflect.Method;
 3 
 4 public class TestReflect {
 5     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
 6         String str = args[0];
 7         /*
 8          * 这样会数组角标越界，因为压根没有这个字符数组
 9          * 需要右键在run as-configurations-arguments里输入b.Inter（完整类名）
10          * 
11          */
12         Method m = Class.forName(str).getMethod("main",String[].class);
13         //下面这两种方式都可以,main方法需要一个参数
14         
15         m.invoke(null, new Object[]{new String[]{"111","222","333"}});
16         m.invoke(null, (Object)new String[]{"111","222","333"});//这个可以说明，数组也是Object
17         /*
18          * m.invoke(null, new String[]{"111","222","333"})
19          * 上面的不可以,因为java会自动拆包
20          */
21     }
22 }
23 
24 class Inter {
25     public static void main(String[] args) {
26         for(Object obj : args) {
27             System.out.println(obj);
28         }
29     }
30 }

　　3.模擬instanceof 運算子

class S {  
}   

public class IsInstance {  
   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("S");  
           boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37));  
           System.out.println(b1);  
           boolean b2 = cls.isInstance(new S());  
           System.out.println(b2);  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}

　　

　　在這個範例中建立了一個S 類別的Class 物件，然後檢查一些物件是否是S的實例。 Integer(37) 不是，但 new S()是。

四.Method類別

　　代表類別（不是物件）中的某一方法。

 1 import java.lang.reflect.Field;
 2 import java.lang.reflect.Method;
 3 /*
 4  * 人在黑板上画圆，涉及三个对象,画圆需要圆心和半径，但是是私有的，画圆的方法
 5  * 分配给人不合适。
 6  * 
 7  * 司机踩刹车，司机只是给列车发出指令，刹车的动作还需要列车去完成。
 8  * 
 9  * 面试经常考面向对象的设计，比如人关门，人只是去推门。
10  * 
11  * 这就是专家模式：谁拥有数据，谁就是专家,方法就分配给谁
12  */
13 public class TestReflect {
14     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
15         String str = "shfsfs";
16         //包开头是com表示是sun内部用的，java打头的才是用户的
17         Method mtCharAt = String.class.getMethod("charAt", int.class);
18         Object ch = mtCharAt.invoke(str,1);//若第一个参数是null，则肯定是静态方法
19         System.out.println(ch);
20         
21         System.out.println(mtCharAt.invoke(str, new Object[]{2}));//1.4语法
22         
23     }
24     
25 }

 

#五.陣列的反射

　　Array工具類別用於完成陣列的反射運算。

　　同類型同緯度有相同的字節碼。

　　int.class和Integer.class不是同一份字節碼，Integer.TYPE，TYPE代表包裝類別對應的基本類別的字節碼    int.class==Integer.TYPE

#

 1 import java.util.Arrays;
 2 
 3 /*
 4  * 从这个例子看出即便字节码相同但是对象也不一定相同,根本不是一回事
 5  * 
 6  */
 7 public class TestReflect {
 8     public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
 9         int[] a = new int[3];
10         int[] b = new int[]{4,5,5};//直接赋值后不可以指定长度，否则ＣＥ
11         int[][] c = new int[3][2];
12         String[] d = new String[]{"jjj","kkkk"};
13         System.out.println(a==b);//false
14         System.out.println(a.getClass()==b.getClass());//true
15         //System.out.println(a.getClass()==d.getClass());    //比较字节码a和cd也没法比
16         System.out.println(a.getClass());//输出class [I
17         System.out.println(a.getClass().getName());//输出[I,中括号表示数组，I表示整数
18         
19         System.out.println(a.getClass().getSuperclass());//输出class java.lang.Object
20         System.out.println(d.getClass().getSuperclass());//输出class java.lang.Object
21         
22         //由于父类都是Object,下面都是可以的
23         Object obj1 = a;//不可是Object[]
24         Object obj2 = b;
25         Object[] obj3 = c;//基本类型的一位数组只可以当做Object，非得还可以当做Object[]
26         Object obj4 = d;
27         
28         //注意asList处理int[]和String[]的区别
29         System.out.println(Arrays.asList(b));//1.4没有可变参数，使用的是数组,[[I@1bc4459]
30         System.out.println(Arrays.asList(d));//[jjj, kkkk]
31         
32     }
33 }

六.結束語
　　以上就是反射機制的簡單的使用，顯然學過spring的朋友一定明白了，為什麼可以通過配置文件就可以讓我們獲得指定的方法和變量，在我們創建對象的時候都是透過傳進string實現的，就好像你需要什麼，我們去為你生產，還有我們一直在用Object,這就說明java語言的動態特性，依賴性大大的降低了。

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