Java中的反射技术

news/2024/5/19 6:39:39 标签: 反射, java, 反射调用

反射技术是java的核心技术之一，虽然我们日常开发中，基本上可能用的并不多，但是它同样也是必学的。因为很多框架的设计其实都是有利用反射机制的，这意味着反射是我们向前迈进的一个重要技术。

 

一、反射是什么？

首先我们看一段普通的调用代码

先创建一个平平无奇的Person类，有一个平平无奇的work方法

java">package com.lzh.reflect;


public class Person {
    public void work(String content) {
        System.out.println(content);
    }
}

再创建个Test类进行调用

java">public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        person.work("编码中");
    }
}

结果不用贴了，只是将字符串“编码中”，输出到了控制台。

 

然后现在我们利用反射机制，做相同的调用操作：

java">public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchMethodException, ClassNotFoundException {
        Class clz = Class.forName("com.lzh.reflect.Person");
        Method method = clz.getMethod("work",String.class);
        Constructor constructor = clz.getConstructor();
        Object object = constructor.newInstance();
        method.invoke(object,"编码中");
    }
}

？？

别看这一坨代码比较臃肿复杂，但是它的执行效果和前面的普通调用其实是一样的。只是它是通过反射去调用的，最明显的区别就是，反射在调用同一个类的同一个方法时，并没有指定类。听起来有点绕，但是如果你的Person和Test两个文件在不同的包下，就可以看出来，普通的调用必须import com.lzh.reflect.Person;，导入Person类。但如果是反射，就不需要导入具体的包，而是通过运行时分析参数里的类路径字符串判断出是哪个类。

站在编码者的角度，即便用了反射，我们也知道是用了哪个类，调用了哪个方法，但是对于jvm来说，它们不运行到这一步是不会知道的。在编译时，类的路径名、方法名对它来说只是个字符串参数而已。

通过反射我们甚至可以通过修改配置或传特定的参数，无需重启服务器，就能更改服务器内部的调用逻辑，所以这点也是一个安全隐患，在使用反射时一定要小心使用外部输入的参数。

 

总结：普通调用在编译后，就知道了要加载哪个类，调用这个类的哪个方法。但是反射是在运行时才知道要操作的类是什么，并且在运行时获取类的某个构造方法构建对象，然后调用类的某个方法。

 

 

二、怎么使用反射

1.获取Class

首先我们需要通过反射获取一个类的对象

①Class.forName(类的全路径) 静态方法

第一种方式，就是我们前面例子用的方法了。使用Class.forName(类的全路径) 指定类，这种方式我们需要知道类的全路径名，如果路径有误加载不到类，会抛出ClassNotFoundException异常。

java">Class clz = Class.forName("com.lzh.reflect.Person");
②.class方法

这种方法是需要导入类的，指定了类名，看起来好像有点脱裤子放屁没啥用，因为反射不就是因为不能确定类才用反射吗。但是如果我们重点关注的是反射调用哪个方法或哪个构造函数，而Class其实是已经确定的，所以并不需要在Class上费时间时，是可以用到这种方式的。

java">Class clz = Person.class;
③对象的getClass()方法

这种方式就更简单了，直接通过对象获取类，比方式②还要具体，这次连构造方法都无需关注了。同样，可能在我们只关注method的时候可以用上。

java">Person person = new Person();
Class clz1 = person.getClass();
④基本类型的Type属性

如果是基本类，我们可以通过对应包装类的TYPE属性，获取它基本类的Class，每个基本类型都有这个TYPE属性。

java">Class byteClass = Byte.TYPE;
Class shortClass = Short.TYPE;
Class integerClass = Integer.TYPE;
Class longClass = Long.TYPE;
Class charClass = Character.TYPE;
Class floatClass = Float.TYPE;
Class doubleClass = Double.TYPE;
Class boolClass = Boolean.TYPE;
或简便写成
Class byteClass = byte.class;
Class shortClass = short.class;
Class integerClass = int.class;
Class longClass = long.class;
Class charClass = char.class;
Class floatClass = float.class;
Class doubleClass = double.class;
Class boolClass = boolean.class;

也可以简便的写成int.class、byte.class这样，效果是一样的，通过反编译可以看到int.class最后实际上也是Integer.TYPE。

但是注意，这并不等于Integer.class，基本类型的Class类型和包装类的Class类型是两码事，它们并不是一个东西。

⑤类Class

我们也可以在获取了子类Class对象后，通过getSuperclass()获取它的父类Class。

如下，Student的父类是Person：

java">Student student = new Student();
Class slz = student.getClass();
Class superclass = slz.getSuperclass();

 

2.获取对象

获取了Class后，我们自然需要通过某个构造方法获取这个类的对象

①通过Class对象的newInstance()方法

直接通过类获取实例，但是原理是调用无参构造方法，所以如果这个类没有无参构造方法，会抛出InstantiationException异常。

java">Class clz = Person.class;
Person person = (Person) clz.newInstance();
②通过Constructor 对象的 newInstance() 方法

如果我们想调用指定的构造方法，就得用这种方式了。先给Person类随便加一个有参的构造方法：

java">public class Person {
    //有参构造方法
    public Person(String name) {
        System.out.println(name);
    }
    public void work(String content) {
        System.out.println(content);
    }
}

然后通过clz.getConstructor(String.class) 获取指定参数的构造器（如果是获取无参构造就不传参数），这里参数也是类的Class，最后通过构造器的newInstance()方法调用构造方法，同时这里需要传入前面声明的参数：

java">Class clz = Person.class;
Constructor constructor = clz.getConstructor(String.class);
Person person = (Person) constructor.newInstance("123");

注意这里的newInstance()方法是构造器Constructor对象中的方法，和前面的Class中的不是一个方法，所以也会抛出更多种类的异常。

③私有构造方法

如果这个构造方法是私有的呢，给工具人Person类加一个私有的构造方法：

java">    private Person(Integer age) {
        System.out.println(age);
    }

如果还是用前面的getConstructor(Integer.class);就会发现抛出了NoSuchMethodException异常，找不到这个私有的构造方法，这是因为普通的getConstructor只能获取到public级别的构造方法。

这时候我们只需要将getConstructor()替换成getDeclaredConstructor()方法即可，其实就是加了个关键字Declared，它可以读取到所有已声明的构造方法，这样即便是私有的也可以找到。另外还需要额外设置一下setAccessible为true，关闭反射对象的访问检查，不然也是无法访问私有构造方法的。

java">Class clz = Person.class;
Constructor constructor = clz.getDeclaredConstructor(Integer.class);
constructor.setAccessible(true);
Person person = (Person) constructor.newInstance(18);

 

3.获取成员变量

首先还是掏出工具人Person类，给它上两个变量，其中一个设为了私有。同时为了看结果，我重新生成了toString方法。

java">public String name;
private Integer age;


@Override
public String toString() {
return "Person{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}';
}
①通过getField()方法获取成员变量

通过getField()获取指定的成员变量，可以通过getName获取成员变量的名字，getType获取成员变量的类型

java">Class clz = Person.class;
Field field = clz.getField("name");
System.out.println(fields.getName());//获取名字
System.out.println(fields.getType());//获取类型

如果要获取值，则需要传入一个对象才行，然后直接调用get方法：

java">//初始化一个Person对象，并赋给成员变量一个值
Person person = new Person();
person.name = "张三";


//通过反射取出这个成员变量的值
Class clz = person.getClass();
Field field = clz.getField("name");//指定field是name变量
System.out.println(field.get(person));//获取传入对象person的name成员变量值
②通过field.set()为对象设置成员变量值

和get的使用方法一样，set也要传入一个Person对象，不然它怎么知道是给哪个对象设置值呢？这里我们试着用反射构造一个对象，再反射set变量属性后反射get出来：

java">Class clz = Person.class;    //声明Class
Constructor clzConstructors = clz.getConstructor();    //获取默认的无参构造器
Object person = clz.newInstance();//初始化person对象


//获取成员属性，并set值进去
Field field = clz.getField("name");
field.set(person, "马德");
//输出对象的属性
System.out.println(field.get(person));

有人可能觉得你用了同一个Field对象set完了再get，当然get的到啊。实际上就算你在get的步骤前重新初始化一个Field对象去get，结果也是一样的。field并不会绑定在某一个对象上。

③私有成员变量

和构造器一样，只需要加上Declared，用getDeclaredField() ，就可以获取私有级别的成员变量。记住，没有加Declared的方法都是只能访问public级别的，不管是构造器还是成员变量还是方法。

并且也都需要setAccessible(true);关闭访问级别的检查：

java">Field field = clz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
field.set(person, 18);
System.out.println(field.get(person));

 

4.获取和调用方法

最后终于到核心了，利用反射调用方法

①通过getMethod()获取方法，invoke调用方法

这里我偷了个懒，直接把最前面文章开头的例子拿过来了，方法还是普通的work方法

java">    public void work(String content) {
        System.out.println(content);
    }

这次，我们应该能看懂这个调用了

java">Class clz = Class.forName("com.lzh.reflect.Person");
Method method = clz.getMethod("work",String.class);    //获取work(String)方法
Constructor constructor = clz.getConstructor();    //获取构造器
Object object = constructor.newInstance();    //获取对象实例
method.invoke(object,"编码中");    //调用object对象的work方法，并传入参数

首先通过clz.getMethod(“work”,String.class); 获取了work方法，第二个包括以后的参数代表work方法的参数，有几个就要填几个，不然如果work方法有多个重载，反射无法找到具体的方法。

最后调用时是用method.invoke(object,“编码中”); 方法，第一个参数是要执行哪个对象的work方法，和field对象的getset方法类似，第二个包括以后的参数就是work方法所需的参数了，数量要对上，不然会抛出IllegalArgumentException异常。

②调用私有方法

估计大家都猜到怎么调用私有了，getDeclaredMethod() 可以访问到所有方法，包括私有方法。记得如果没加Declared，就只能查到public级别的。所以一般我们用getDeclaredMethod就行，稳妥。

并且要记得method.setAccessible(true)。

然后我们整个最完整的反射，没有import导入Person类，完整的调用一次方法

Person类：

java">public class Person {
   
    public String name;
    private Integer age;    //私有属性年龄
   
    public Person(String name) {    //公共有参构造方法
        this.name = name;
    }
   
    private String play(String game) {        //私有有参方法，且用到了成员变量
        return this.name+"("+this.age+") "+"play ♂ " + game;
    }


}

调用的测试方法：

java">//通过反射获取Class
Class clz = Class.forName("com.lzh.reflect.Person");


//获取有参构造器，那个初始化同时会设置name的构造器
Constructor constructor = clz.getDeclaredConstructor(String.class);


//获取实例，并初始化了name属性
Object person = constructor.newInstance("比利");


//手动获取age成员属性，并设置值
Field field = clz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
field.set(person, 28);


//调用方法
Method method = clz.getDeclaredMethod("play", String.class);
method.setAccessible(true);
Object invoke = method.invoke(person,"摔跤");
System.out.println(invoke);

这次放一次输出结果：

比利(28) play ♂ 摔跤

 

*5.一些其他的方法

再简单说明和反射相关的几个其他方法，非必读，可选择性跳过。

①获取构造器、方法、变量加s

Class对象中，我们已经知道了有getConstructor()和getDeclaredConstructor()获取构造器，getMethod()和getDeclaredMethod()是获取方法，getField()和getDeclaredField()是获取属性。

但是如果在这些方法名的尾部加个s，就代表获取全部的构造器/方法/属性，

返回类型是：Constructor或Method或Field类型的数组

java">Constructor[] clzConstructors = clz.getConstructors();
Constructor[] declaredConstructors = clz.getDeclaredConstructors();


Field[] fields = clz.getFields();


Method[] methods = clz.getMethods();
②getModifiers()

Constructor、Method、Field对象都有方法getModifiers()，返回的是一个整数值，它代表当前的方法或属性前面的修饰符相加得到的值：无任何修饰符是0 ， public是1 ，private是2 ，protected是4，static是8 ，final是16。例如一个方法前面的修饰符是public static final ，那么它的值就是相加得到25。

返回类型是：int

这个方法虽然只返回一个数字，但是通过计算是一定能准确的得到修饰符的，因为都是2的倍数，所以每个返回的数字只会有计算出一种结果。

而且我们也没必要计算，反射有提供Modifier.toString() 方法，帮我们把这个数字转换为修饰符：

java">System.out.println("修饰符: "+Modifier.toString(method.getModifiers()));
③getParameterTypes()

Constructor、Method对象的方法getParameterTypes()，返回当前方法的参数列表，是数组格式的Class列表。

返回类型是：Class<?>[]

java">System.out.println(Arrays.toString(work.getParameterTypes()));

 

 

三、总结

至此，只要认真的看完并自己尝试后，我们对于反射就算没入门，也至少会用了。

我也是工作了一年后才开始学习的反射，因为工作中没怎么用过，呃，应该说就没用过。

但是当我们查看一些牛逼框架代码的源码时，就会发现里面很多地方有用到反射，就拿我们耳熟能详的Spring来说，它的核心IOC和AOP功能也是依靠了反射的。所以就算只是为了看源码，为了应付面试官，我们也应当学会反射，学了反射大家都是人上人。

 

 

 

参考资料：

大白话说Java反射：入门、使用、原理

https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/head_first_of_reflection.html

Java反射技术详解

https://blog.csdn.net/huangliniqng/article/details/88554510


http://www.niftyadmin.cn/n/859301.html

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