java反射機制詳細介紹

一、什麼是JAVA的反射機制（建議：java影片教學）

Java反射是Java被視為動態（或準動態）語言的一個關鍵性質。這個機制允許程式在運行時透過Reflection APIs取得任何一個已知名稱的class的內部信息，包括其modifiers（諸如public, static 等）、superclass（例如Object）、實作之interfaces（例如Cloneable），也包括fields和methods的所有訊息，並可於運行時改變fields內容或喚起methods。

Java反射機制容許程式在執行時期載入、探知、使用編譯期間完全未知的classes。

換言之，Java可以載入一個執行時才得知名稱的class，取得其完整結構。

二、JDK中提供的Reflection API

Java反射相關的API在套件java.lang.reflect中，JDK 1.6.0的reflect套件如下圖：

Member介面	此介面可以取得有關類別成員（域或方法）後者建構子的資訊。
AccessibleObject類別	該類別是領域(field)物件、方法(method)物件、建構子(constructor)物件的基礎類別。它提供了將反射的物件標記為在使用時取消預設 Java 語言存取控制檢查的能力。
Array類別	該類別提供動態地產生和存取JAVA陣列的方法。
Constructor類別	提供一個類別的建構子的資訊以及存取類別的建構子的介面。
Field類別	提供一個類別的領域的資訊以及存取類別的領域的介面。
Method類別	提供一個類別的方法的資訊以及存取類別的方法的介面。
Modifier類別	提供了 static 方法和常數，對類別和成員存取修飾符進行解碼。
Proxy類別	提供動態地產生代理類別和類別實例的靜態方法。

三、JAVA反射機制提供了什麼功能

Java反射機制提供以下功能：

#在執行時判斷任意一個物件所屬的類別

#在執行時建構任意一個類別的物件

在運行時判段任意一個類別所具有的成員變數和方法

在運行時呼叫任一個物件的方法

#在執行時創建新類別對象

在使用Java的反射功能時，基本上首先要取得類別的Class對象，再透過Class對象取得其他的對象。

這裡先定義用於測試的類別:

class Type{
    public int pubIntField;
    public String pubStringField;
    private int prvIntField;
     
    public Type(){
        Log("Default Constructor");
    }
     
    Type(int arg1, String arg2){
        pubIntField = arg1;
        pubStringField = arg2;
         
        Log("Constructor with parameters");
    }
     
    public void setIntField(int val) {
        this.prvIntField = val;
    }
    public int getIntField() {
        return prvIntField;
    }
     
    private void Log(String msg){
        System.out.println("Type:" + msg);
    }
}
 
class ExtendType extends Type{
    public int pubIntExtendField;
    public String pubStringExtendField;
    private int prvIntExtendField;
     
    public ExtendType(){
        Log("Default Constructor");
    }   
     
    ExtendType(int arg1, String arg2){      
        pubIntExtendField = arg1;
        pubStringExtendField = arg2;
         
        Log("Constructor with parameters");
    }
     
    public void setIntExtendField(int field7) {
        this.prvIntExtendField = field7;
    }
    public int getIntExtendField() {
        return prvIntExtendField;
    }
     
    private void Log(String msg){
        System.out.println("ExtendType:" + msg);
    }
}

 1、取得類別的Class物件

Class 類別的實例表示正在執行的Java 應用程式中的類別和接口。取得類別的Class物件有多種方式：

呼叫getClass：

Boolean var1 = true;
Class<?> classType2 = var1.getClass();
System.out.println(classType2);

#輸出：class java.lang.Boolean

運用.class 語法：

Class<?> classType4 = Boolean.class;
System.out.println(classType4);

輸出：class java.lang.Boolean

#運用static method Class.forName()：

Class<?> classType5 = Class.forName("java.lang.Boolean");
System.out.println(classType5);

#輸出：class java.lang.Boolean

使用primitive wrapper classes的TYPE 語法：

這裡回傳的是原生型，和Boolean.class回傳的不同

Class<?> classType3 = Boolean.TYPE;
System.out.println(classType3);

輸出：boolean

2、取得類別的Fields

可以透過反射機制得到某個類別的某個屬性，然後改變對應到這個類別的某個實例的該屬性值。 JAVA 的Class類別提供了幾個方法取得類別的屬性。

public Field getField(String name)	傳回一個Field 對象，它反映此Class 物件所表示的類別或介面的指定公用成員欄位
public Field[] getFields()	#傳回包含某些Field 物件的數組，這些物件反映此Class 物件所表示的類別或介面的所有可訪問公用欄位
public Field getDeclaredField(String name)	傳回一個Field 對象，該物件反映此Class 物件所表示的類別或介面的指定已宣告欄位
public Field[] getDeclaredFields()	傳回Field 物件的一個數組，這些物件反映此Class 物件所表示的類別或介面所宣告的所有欄位

Class<?> classType = ExtendType.class;
             
// 使用getFields获取属性
Field[] fields = classType.getFields();
for (Field f : fields)
{
    System.out.println(f);
}
 
System.out.println();
             
// 使用getDeclaredFields获取属性
fields = classType.getDeclaredFields();
for (Field f : fields)
{
    System.out.println(f);
}

输出：

public int com.quincy.ExtendType.pubIntExtendField

public java.lang.String com.quincy.ExtendType.pubStringExtendField

public int com.quincy.Type.pubIntField

public java.lang.String com.quincy.Type.pubStringField

public int com.quincy.ExtendType.pubIntExtendField

public java.lang.String com.quincy.ExtendType.pubStringExtendField

private int com.quincy.ExtendType.prvIntExtendField

可见getFields和getDeclaredFields区别：

getFields返回的是申明为public的属性，包括父类中定义，

getDeclaredFields返回的是指定类定义的所有定义的属性，不包括父类的。

3、获取类的Method

通过反射机制得到某个类的某个方法，然后调用对应于这个类的某个实例的该方法

Class类提供了几个方法获取类的方法。

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

返回一个 Method 对象，它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定公共成员方法

public Method[] getMethods()

返回一个包含某些 Method 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类或接口（包括那些由该类或接口声明的以及从超类和超接口继承的那些的类或接口）的公共 member 方法 

public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)

返回一个 Method 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定已声明方法

public Method[] getDeclaredMethods()

返回 Method 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法

// 使用getMethods获取函数 
Class<?> classType = ExtendType.class;
Method[] methods = classType.getMethods();
for (Method m : methods)
{
    System.out.println(m);
}
 
System.out.println();
 
// 使用getDeclaredMethods获取函数 
methods = classType.getDeclaredMethods();
for (Method m : methods)
{
    System.out.println(m);
}

输出：

public void com.quincy.ExtendType.setIntExtendField(int)

public int com.quincy.ExtendType.getIntExtendField()

public void com.quincy.Type.setIntField(int)

public int com.quincy.Type.getIntField()

public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException

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 boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)

public java.lang.String java.lang.Object.toString()

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()

private void com.quincy.ExtendType.Log(java.lang.String)

public void com.quincy.ExtendType.setIntExtendField(int)

public int com.quincy.ExtendType.getIntExtendField()

4、获取类的Constructor

通过反射机制得到某个类的构造器，然后调用该构造器创建该类的一个实例 

Class类提供了几个方法获取类的构造器。

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

返回一个 Constructor 对象，它反映此 Class 对象所表示的类的指定公共构造方法

public Constructor<?>[] getConstructors()

返回一个包含某些 Constructor 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类的所有公共构造方法  

public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

返回一个 Constructor 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定构造方法

public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()

返回 Constructor 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。它们是公共、保护、默认（包）访问和私有构造方法

// 使用getConstructors获取构造器  
Constructor<?>[] constructors = classType.getConstructors();
for (Constructor<?> m : constructors)
{
    System.out.println(m);
}
             
System.out.println();
             
// 使用getDeclaredConstructors获取构造器   
constructors = classType.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> m : constructors)
{
    System.out.println(m);
}
 
输出：
public com.quincy.ExtendType()
 
public com.quincy.ExtendType()
com.quincy.ExtendType(int,java.lang.String)

5、新建类的实例

通过反射机制创建新类的实例，有几种方法可以创建

调用无自变量ctor：

1、调用类的Class对象的newInstance方法，该方法会调用对象的默认构造器，如果没有默认构造器，会调用失败.

Class<?> classType = ExtendType.class;
Object inst = classType.newInstance();
System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor

ExtendType:Default Constructor

com.quincy.ExtendType@d80be3

2、调用默认Constructor对象的newInstance方法

Class<?> classType = ExtendType.class;
Constructor<?> constructor1 = classType.getConstructor();
Object inst = constructor1.newInstance();
System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor

ExtendType:Default Constructor

com.quincy.ExtendType@1006d75

调用带参数ctor：

3、调用带参数Constructor对象的newInstance方法

Constructor<?> constructor2 =
classType.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
Object inst = constructor2.newInstance(1, "123");
System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor

ExtendType:Constructor with parameters

com.quincy.ExtendType@15e83f9

6、调用类的函数

通过反射获取类Method对象，调用Field的Invoke方法调用函数。

Class<?> classType = ExtendType.class;
Object inst = classType.newInstance();
Method logMethod = classType.<strong>getDeclaredMethod</strong>("Log", String.class);
logMethod.invoke(inst, "test");
 
输出：
Type:Default Constructor
ExtendType:Default Constructor
<font color="#ff0000">Class com.quincy.ClassT can not access a member of class com.quincy.ExtendType with modifiers "private"</font>
 
<font color="#ff0000">上面失败是由于没有权限调用private函数，这里需要设置Accessible为true;</font>
Class<?> classType = ExtendType.class;
Object inst = classType.newInstance();
Method logMethod = classType.getDeclaredMethod("Log", String.class);
<font color="#ff0000">logMethod.setAccessible(true);</font>
logMethod.invoke(inst, "test");

7、设置/获取类的属性值

通过反射获取类的Field对象，调用Field方法设置或获取值

Class<?> classType = ExtendType.class;
Object inst = classType.newInstance();
Field intField = classType.getField("pubIntExtendField");
intField.<strong>setInt</strong>(inst, 100);
    int value = intField.<strong>getInt</strong>(inst);

四、动态创建代理类

代理模式：代理模式的作用=为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

代理模式的角色：

抽象角色：声明真实对象和代理对象的共同接口

代理角色：代理角色内部包含有真实对象的引用，从而可以操作真实对象。

真实角色：代理角色所代表的真实对象，是我们最终要引用的对象。

动态代理：

java.lang.reflect.Proxy：    

Proxy 提供用于创建动态代理类和实例的静态方法，它还是由这些方法创建的所有动态代理类的超类

InvocationHandler：    

是代理实例的调用处理程序 实现的接口，每个代理实例都具有一个关联的调用处理程序。对代理实例调用方法时，将对方法调用进行编码并将其指派到它的调用处理程序的 invoke 方法。

动态Proxy是这样的一种类:

它是在运行生成的类，在生成时你必须提供一组Interface给它，然后该class就宣称它实现了这些interface。你可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然，这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy，它不会替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个handler，由它接管实际的工作。

在使用动态代理类时，我们必须实现InvocationHandler接口

步骤：

1、定义抽象角色

public interface Subject {
public void Request();
}

2、定义真实角色

public class RealSubject implements Subject {
@Override
public void Request() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("RealSubject");
}
}

3、定义代理角色

public class DynamicSubject implements InvocationHandler {
private Object sub;
public DynamicSubject(Object obj){
this.sub = obj;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("Method:"+ method + ",Args:" + args);
method.invoke(sub, args);
return null;
}
}

4、通过Proxy.newProxyInstance构建代理对象

RealSubject realSub = new RealSubject();
InvocationHandler handler = new DynamicSubject(realSub);
Class<?> classType = handler.getClass();
Subject sub = (Subject)Proxy.newProxyInstance(classType.getClassLoader(),
realSub.getClass().getInterfaces(), handler);
System.out.println(sub.getClass());

5、通过调用代理对象的方法去调用真实角色的方法。

sub.Request();

输出：

class $Proxy0 新建的代理对象，它实现指定的接口

Method:public abstract void DynamicProxy.Subject.Request(),Args:null

RealSubject 调用的真实对象的方法

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