java的反射機制原理是什麼

Java反射機制原理是，當一個字節碼檔案載入到記憶體的時候，jvm會對該字節碼進行解剖，創建一個對象的Class對象，jvm把字節碼檔案資訊都存儲到Class對像中，只要取得到Class對象，就能使用該對象設定對象的屬性或方法等。反射機制是，在運行狀態中對任意一個類，都知道這個類的所有屬性和方法，對於任意一個對象，能夠調用其任意屬性和方法，動態獲取資訊以及動態調用對象方法的功能。

本教學作業系統：Windows10系統、Java19.0.1版本、Dell G3電腦。

1.反射

1.1 反射的概述

反射機制：是在運作狀態中，對於任一類，都能夠知道這個類別的所有屬性和方法；對於任意一個對象，都能夠調用它的任意屬性和方法；這種動態獲取資訊以及動態調用對象方法的功能稱為java 語言的反射機制

他的工作原理是這樣的：當一個字節碼文件加載到內存的時候， jvm會對該字節碼進行解剖，然後創建一個對象的Class對象，jvm把字節碼文件的信息全部都儲存到該Class對像中，我們只要取得到Class對象，我們就可以使用該對象設定對象的屬性或是呼叫對象的方法等操作。

反射可以动态获取类的信息，进一步实现需要的功能
例如： Spring框架通过XML文件描述类的基本信息，使用反射机制动态装配对象

為什麼需要反射？

Java程式中的物件在執行時可以表現為兩種類型，即編譯時類型和執行時間類型。例如 Person p = new Student(); ，這行程式碼將會產生一個p變量，該變數的編譯時類型為Person，執行時間類型為Student。

有時，程式在執行時間接收到外部傳入的一個對象，該物件的編譯時類型是Object，但程式又需要呼叫該物件的執行時間類型的方法。這就要求程式需要在執行時間發現物件和類別的真實訊息，而解決這個問題有以下兩種做法：

第一種做法是假設在編譯時和執行時都完全知道類型的具體訊息，在這種情況下，可以先使用instanceof運算子進行判斷，再利用強制型別轉換將其轉換成其執行時間類型的變數即可。

第二種做法是編譯時根本無法預知該物件和類別可能屬於哪些類，程式只依靠執行時間資訊來發現該物件和類別的真實資訊，這就必須使用反射。

具體來說，透過反射機制，我們可以實現如下的操作：

程式運行時，可以透過反射獲得任意一個類別的Class對象，並透過這個物件查看這個類別的資訊；

程式執行時，可以透過反射建立任意一個類別的實例，並存取該實例的成員；

程式運行時，可以透過反射機制產生一個類別的動態代理類或動態代理物件。

1.2 取得Class類別物件的三種方式

有三種方式取得Class類別物件：

類別名稱.class屬性

物件名稱.getClass()方法

Class.forName(全類別名稱)方法

這三種方式分別在程式不用階段調用，程式執行階段與取得類別方法對應的關係圖如下：

1.2.1 程式碼範例

class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1.Class类中的静态方法forName("全类名")
        //全类名:包名 - 类名
        Class clazz1 = Class.forName("com.fanshe.Student");
        System.out.println(clazz1);
        // 2.通过class属性来获取
        Class clazz2 = Student.class;
        System.out.println(clazz2);
        // 3.利用对象的getClass方法来获取class对象
        // getClass方法是定义在Object类中.
        Student s = new Student();
        Class clazz3 = s.getClass();
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz2 == clazz3);
    }
}

運行結果如下：

三個方法均能獲得該類別對象，且三個類別是相等的。

1.3 反射取​​得建構方法並應用

#1.3.1 Class類別取得建構方法物件的方法

##方法介紹

1.3.2 程式碼範例

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    // 私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student的有参构造方法");
    }
    // 公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student的无参构造方法");
    }
    // 公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student的有参构造方法");
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("获取所有公共构造方法对象的数组===========");
        method1();
        System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
        method2();
        System.out.println("获取所有构造方法对象的数组===========");
        method3();
        System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        System.out.println("String+int的构造");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        System.out.println(constructor);
        System.out.println("String的构造");
        constructor=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个公共构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
        Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
        System.out.println(constructor1);
        Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor2);
        //因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
//        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
//        System.out.println(constructor3);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：
        //                                      返回所有构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getConstructors()：
        //                                      返回所有公共构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

運行結果如下：

1.3.3 Constructor類別用於建立物件的方法

方法介紹

#1.3.4 程式碼範例

注意：被private修飾的成員,不能直接使用的，如果用反射強行獲取並使用,需要臨時取消訪問檢查

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    // 私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student的有参构造方法");
    }
    // 公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student的无参构造方法");
    }
    // 公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student的有参构造方法");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
// T newInstance(Object... initargs)：根据指定的构造方法创建对象
class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //获取一个私有的构造方法并创建对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个私有化的构造方法.
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //被private修饰的成员,不能直接使用的
        //如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查
        constructor.setAccessible(true);
        //3.直接创建对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");
        System.out.println(student);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //简写格式
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下
        System.out.println(student);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        //3.利用空参来创建Student的对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance();
        System.out.println(student);
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        //3.利用newInstance创建Student的对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance("杨天真", 22);
        System.out.println(student);
    }
}

運行結果如下：

1.3.5 小結

取得class物件

三種方式: Class.forName(「全類別名稱」) , 類別名稱.class, 物件名稱.getClass()

取得裡面的建構方法物件

getConstructor (Class<?>... parameterTypes)
getDeclaredConstructor (Class<?>... parameterTypes)

如果是public的，直接建立物件

newInstance(Object... initargs)

如果是非public的，需要暫時取消檢查，然後再建立物件

setAccessible(boolean)  暴力反射

1.4 反射获取成员变量并使用

1.4.1 Class类获取成员变量对象的方法

方法分类

1.4.2 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
    public String name;
    public int age;
    public String gender;
    private int money = 300;
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象
        System.out.println("返回单个成员变量对象==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取money成员变量
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象
        System.out.println("返回单个公共成员变量对象==================");
        //想要获取的成员变量必须是真实存在的
        //且必须是public修饰的.
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取name这个成员变量
        Field field = clazz.getField("name");
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
        System.out.println("返回所有成员变量对象的数组==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取所有的Field对象
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组
        System.out.println("返回所有公共成员变量对象的数组==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取Field对象.
        Field[] fields = clazz.getFields();
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
}

运行结果如下：

1.4.3 Field类用于给成员变量赋值的方法

方法介绍

1.4.4 示例代码

package com.fanshe;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
    public String name;
    public int age;
    public String gender;
    private int money = 300;
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
//        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
        method1();
        method2();
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员变量Field的对象
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");
        //3.取消一下访问检查
        field.setAccessible(true);
        //4.调用get方法来获取值
        //4.1创建一个对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //4.2获取指定对象的money的值
        Object o = field.get(student);
        //5.打印一下
        System.out.println(o);
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取name这个Field对象
        Field fieldname = clazz.getField("name");
        Field fieldage = clazz.getField("age");
        //3.利用set方法进行赋值.
        //3.1先创建一个Student对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
        fieldname.set(student,"杨天真");
        fieldage.set(student,12);
        System.out.println(student);
    }
}

运行结果如下：

1.5 反射获取成员方法并使用

1.5.1 Class类获取成员方法对象的方法

方法分类

1.5.2 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
    //私有的，无参无返回值
    private void show() {
        System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，无参无返回值
    public void function1() {
        System.out.println("function1方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，有参无返回值
    public void function2(String name) {
        System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
    }
    //公共的，无参有返回值
    public String function3() {
        System.out.println("function3方法，无参有返回值");
        return "aaa";
    }
    //公共的，有参有返回值
    public String function4(String name) {
        System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
        return "bbb";
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
        method5();
    }
    private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：
//                                返回单个成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个成员方法show
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个有形参的方法function2
        Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ：
//                                返回单个公共成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员方法function1
        Method method1 = clazz.getMethod("function1");
        //3.打印一下
        System.out.println(method1);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getDeclaredMethods()：
//                                返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取Method对象
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        //3.遍历一下数组
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员方法对象
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        //3.遍历
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
}

运行结果为 ：

1.5.3 Method类用于执行方法的方法

方法介绍

参数说明：

参数一: 用obj对象调用该方法

参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)

返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

1.5.4 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
    //私有的，无参无返回值
    private void show() {
        System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，无参无返回值
    public void function1() {
        System.out.println("function1方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，有参无返回值
    public void function2(String name) {
        System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
    }
    //公共的，无参有返回值
    public String function3() {
        System.out.println("function3方法，无参有返回值");
        return "aaa";
    }
    //公共的，有参有返回值
    public String function4(String name) {
        System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
        return "bbb";
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//        Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法
//        参数一：用obj对象调用该方法
//        参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）
//        返回值：方法的返回值（如果没有就不写）
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取里面的Method对象  function4
        Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);
        //3.运行function4方法就可以了
        //3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2运行方法
        Object result = method.invoke(student, "杨天真");
        //4.打印一下返回值
        System.out.println(result);
    }
}

运行结果为：

2.反射的应用

Java的反射机制在实际项目中应用广泛，常见的应用场景有：

使用JDBC时，如果要创建数据库的连接，则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序 ；

多数框架都支持注解/XML配置，从配置中解析出来的类是字符串，需要利用反射机制实例化；

面向切面编程（AOP）的实现方案，是在程序运行时创建目标对象的代理类，这必须由反射机制来实现。

以上是java的反射機制原理是什麼的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！