Java反射机制详解

     Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。

1、关于Class

    1、Class是一个类，一个描述类的类（也就是描述类本身），封装了描述方法的Method，描述字段的Filed，描述构造器的Constructor等属性
    2、对象照镜子后（反射）可以得到的信息：某个类的数据成员名、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。
    3、对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。
        一个 Class 对象包含了特定某个类的有关信息。
    4、Class 对象只能由系统建立对象
    5、一个类在 JVM 中只会有一个Class实例

 

package com.java.reflection;

public class Person {
    String name;
    private int age;

    public Person() {
        System.out.println("无参构造器");
    }

    public Person(String name, int age) {
        System.out.println("有参构造器");
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

 

 

2、反射机制获取类有三种方法

 

/**
 * 反射机制获取类有三种方法
 */
@Test
public void testGetClass() throws ClassNotFoundException {
    Class clazz = null;

    //1 直接通过类名.Class的方式得到
    clazz = Person.class;
    System.out.println("通过类名: " + clazz);

    //2 通过对象的getClass()方法获取,这个使用的少（一般是传的是Object，不知道是什么类型的时候才用）
    Object obj = new Person();
    clazz = obj.getClass();
    System.out.println("通过getClass(): " + clazz);

    //3 通过全类名获取，用的比较多，但可能抛出ClassNotFoundException异常
    clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");
    System.out.println("通过全类名获取: " + clazz);
}

通过类名: class com.java.reflection.Person
无参构造器
通过getClass(): class com.java.reflection.Person
通过全类名获取: class com.java.reflection.Person

 

 

3、利用newInstance创建对象：调用的类必须有无参的构造器

 

/**
 * Class类的newInstance()方法，创建类的一个对象。
 */
@Test
public void testNewInstance()
        throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {

    Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");

    //使用Class类的newInstance()方法创建类的一个对象
    //实际调用的类的那个 无参数的构造器（这就是为什么写的类的时候，要写一个无参数的构造器，就是给反射用的）
    //一般的，一个类若声明了带参数的构造器，也要声明一个无参数的构造器
    Object obj = clazz.newInstance();
    System.out.println(obj);
}

无参构造器
Person{name='null', age=0}

 

 

4、ClassLoader类加载器

类加载器详解：http://blog.csdn.net/ochangwen/article/details/51473120

 

/**
 * ClassLoader类装载器
 */
@Test
public void testClassLoader1() throws ClassNotFoundException, IOException {
    //1、获取一个系统的类加载器
    ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    System.out.println("系统的类加载器-->" + classLoader);

    //2、获取系统类加载器的父类加载器(扩展类加载器（extensions classLoader）)
    classLoader = classLoader.getParent();
    System.out.println("扩展类加载器-->" + classLoader);

    //3、获取扩展类加载器的父类加载器
    //输出为Null,无法被Java程序直接引用
    classLoader = classLoader.getParent();
    System.out.println("启动类加载器-->" + classLoader);

    //

    //4、测试当前类由哪个类加载器进行加载 ,结果就是系统的类加载器
    classLoader = Class.forName("com.java.reflection.Person").getClassLoader();
    System.out.println("当前类由哪个类加载器进行加载-->"+classLoader);

    //5、测试JDK提供的Object类由哪个类加载器负责加载的
    classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
    System.out.println("JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->" + classLoader);
}

系统的类加载器-->sun.misc.Launcher$AppClassLoader@43be2d65
扩展类加载器-->sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7a9664a1
启动类加载器-->null
当前类由哪个类加载器进行加载-->sun.misc.Launcher$AppClassLoader@43be2d65
JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->null

4.1、getResourceAsStream方法

    @Test
    public void testGetResourceAsStream() throws ClassNotFoundException, IOException {
//          这么写的话，文件需要放到src目录下
        //       InputStream in = new FileInputStream("test.properties");

        //5、关于类加载器的一个主要方法
        //调用getResourceAsStream 获取类路径下的文件对应的输入流
        InputStream in = this.getClass().getClassLoader()
                .getResourceAsStream("com/java/reflection/test.properties");
        System.out.println("in: " +in);

        Properties properties = new Properties();
        properties.load(in);

        String driverClass = properties.getProperty("dirver");
        String jdbcUrl = properties.getProperty("jdbcUrl");
        //中文可能会出现乱码，需要转换一下
        String user = new String(properties.getProperty("user").getBytes("ISO-8859-1"), "UTF-8");
        String password = properties.getProperty("password");

        System.out.println("diverClass: "+driverClass);
        System.out.println("user: " + user);
    }

test.properties内容如下：

dirver=com.mysql.jdbc.Driver;
jdbcUrl=jdbc:mysql://192.168.42.108:3306/test
user=测试
password=993803

结果：

 

in: java.io.BufferedInputStream@2aca0115
diverClass: com.mysql.jdbc.Driver;
user: 测试

 

 

5、Method: 对应类中的方法

 

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    //新增一个私有方法
    private void privateMthod(){
    }

    public Person() {
        System.out.println("无参构造器");
    }

    public Person(String name, int age) {
        System.out.println("有参构造器");
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     *
     * @param age  类型用Integer，不用int
     */
    public void setName(String name , int age){
        System.out.println("name: " + name);
        System.out.println("age:"+ age);

    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

@Test
public void testMethod() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
        IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
    Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");

    //1、得到clazz 对应的类中有哪些方法,不能获取private方法
    Method[] methods =clazz.getMethods();
    System.out.print("        getMethods: ");
    for (Method method : methods){
        System.out.print(method.getName() + ", ");
    }

    //2、获取所有的方法(且只获取当着类声明的方法，包括private方法）
    Method[] methods2 = clazz.getDeclaredMethods();
    System.out.print("\ngetDeclaredMethods: ");
    for (Method method : methods2){
        System.out.print(method.getName() + ", ");
    }

    //3、获取指定的方法
    Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数
    System.out.println("\nmethod : " + method);

    Method method2 = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class ,int.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数
    System.out.println("method2: " + method2);

    //4、执行方法！
    Object obj = clazz.newInstance();
    method2.invoke(obj, "changwen", 22);
}

        getMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, wait, wait, wait, equals, hashCode, getClass, notify, notifyAll,
getDeclaredMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, privateMthod,
method : public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String)
method2: public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String,int)
无参构造器
name: changwen
age:22

 

6、invoke方法

public class PersonInvoke {
    public PersonInvoke() {
    }

    private String method2() {
        return "Person private String method2";
    }
}

public class StudentInvoke extends PersonInvoke{
    private void method1(Integer age) {
        System.out.println("Student private void method1, age=:" +age);
    }
}

获取当前类的父类定义的私有方法

/**
 * 获取当前类的父类中定义的私有方法
 * 直接调用getSuperclass()
 */
@Test
public void testGetSuperClass() throws Exception {
    String className = "com.java.reflection.StudentInvoke";

    Class clazz = Class.forName(className);
    Class superClazz = clazz.getSuperclass();

    System.out.println(superClazz);
    //输出结果：class com.java.reflection.PersonInvoke
}

另一种写法

/**
  * @param className  某个类的全类名
  * @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法
  * @param args  调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思
  * @return 调用方法后的返回值
  */
 public Object invoke(String className, String methodName, Object ... args) {
     Object obj = null;
     try {
         obj = Class.forName(className).newInstance();
         return invoke(obj, methodName, args);

     } catch (InstantiationException e) {
         e.printStackTrace();
     } catch (IllegalAccessException e) {
         e.printStackTrace();
     } catch (ClassNotFoundException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     return invoke(null, methodName, args);
 }
 /**
  * @param obj  方法执行的那个对象
  * @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法,还可能是该方法在父类中定义的私有方法
  * @param args  调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思
  * @return 调用方法后的返回值
  */
 public Object invoke(Object obj, String methodName, Object ... args) {
     //1、获取Method对象
     Class [] parameterTypes = new Class[args.length];
     for (int i=0 ; i<args.length; i++){
         parameterTypes[i] = args[i].getClass();
     }

     try {
         //2、执行Method方法
         Method method = getMethod(obj.getClass(), methodName,parameterTypes);

         //通过反射执行private方法
         method.setAccessible(true);

         //3、返回方法的返回值
         return method.invoke(obj,args);

     } catch (Exception e) {

     }

     return null;
 }

 /**
  * 获取clazz 的methodName 方法， 该方法可能是私有方法，还可能是父类中的私有方法
  */
 public Method getMethod(Class clazz, String methodName, Class ... parameterTypes) {
     //注意这个循环里的内容！！！
     for (; clazz != Object.class; clazz = clazz.getSuperclass()){
         try {
             return clazz.getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);
         } catch (Exception e) { //这里要写Exception，不然会出错，应该是有部分异常没有捕获

         }
     }
     return null;
 }

测试：

@Test
public void testInvoke2() {
    Object obj = new StudentInvoke();
    invoke(obj, "method1", 10);

    Object result = invoke(obj, "method2");
    System.out.println(result);
}

private void method1,age:10
Person private String method2

 

 

7、Field字段

 

public class Person {
    public String name;
    private Integer age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

/**
 * Field: 封装了字段的信息
 */
@Test
public void testField() throws
        ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {

    Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");

    //1、获取字段
    //1.1 获取Field的数组,私有字段也能获取
    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field field: fields) {
        System.out.print(field.getName() + ", ");
    }

    //1.2 获取指定名字的Field（如果是私有的，见下面的4)
    Field field = clazz.getDeclaredField("name");
    System.out.println("\n获取指定Field名=: " + field.getName());

    Person person = new Person("ABC", 12);
    //2、获取指定对象的Field的值
    Object val = field.get(person);
    System.out.println("获取指定对象字段'name'的Field的值=： " + val);

    //3、设置指定对象的Field的值
    field.set(person, "changwen2");
    System.out.println("设置指定对象字段'name'的Field的值=: " + person.name);

    //4、若该字段是私有的，需要调用setAccessible(true)方法
    Field field2 = clazz.getDeclaredField("age");
    field2.setAccessible(true);
    System.out.println("获取指定私有字段名=: " + field2.getName());
}

name, age, 
获取指定Field名=: name
获取指定对象字段'name'的Field的值=： ABC
设置指定对象字段'name'的Field的值=: changwen2
获取指定私有字段名=: age

 

/**
 * 一个实例：
 * 反射获取一个继承Person2的Student类
 * 设置字段"age"=20(该字段可能为私有，可能在其父类中）
 */
@Test
public void testClassField() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
    String className = "com.java.reflection.Student";
    String fieldName = "age";  //可能为私有，可能在其父类中
    Object val = 20;

    //创建className 对应类的对象，并为其fieldName赋值为val
    Class clazz = Class.forName(className);
    Field field = null;
    for (Class clazz2 = clazz; clazz2 != Object.class; clazz2 = clazz2.getSuperclass()){
        try {
            field = clazz2.getDeclaredField(fieldName);
        } catch (Exception e) {

        }
    }

    Object obj = clazz.newInstance();
    assert field != null;
    field.setAccessible(true);
    field.set(obj, val);

    Student stu = (Student) obj;
    System.out.println("age = " + stu.getAge());
}

 

 

8、构造器(Constructor)

 

/**
 * 构造器：开发用的比较少
 */
@Test
public void testConstructor() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,
        IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    String className = "com.java.reflection.Person";
    Class<Person> clazz = (Class<Person>) Class.forName(className);

    //1.获取Constructor对象
    Constructor<Person>[] constructors =
            (Constructor<Person>[]) Class.forName(className).getConstructors();

    for (Constructor<Person> constructor: constructors) {
        System.out.println(constructor);
    }

    Constructor<Person> constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);
    System.out.println("指定的-->" + constructor);

    //2.调用构造器的newInstance()方法创建对象
    Object obj= constructor.newInstance("changwen", 11);
}

public com.java.reflection.Person()
public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
指定的-->public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)

 

 

9、注解(Annotation)

 

    •从 JDK5.0 开始,Java 增加了对元数据(MetaData)的支持,也就是Annotation(注释)

    •Annotation其实就是代码里的特殊标记,这些标记可以在编译,类加载, 运行时被读取,并执行相应的处理.通过使用Annotation,程序员可以在不改变原有逻辑的情况下,在源文件中嵌入一些补充信息.

    •Annotation 可以像修饰符一样被使用,可用于修饰包,类,构造器, 方法,成员变量, 参数,局部变量的声明,这些信息被保存在Annotation的 “name=value”对中.

    •Annotation能被用来为程序元素(类,方法,成员变量等)设置元数据

基本的 Annotation

•使用 Annotation时要在其前面增加@符号,并把该Annotation 当成一个修饰符使用.用于修饰它支持的程序元素

•三个基本的Annotation:

    –@Override:限定重写父类方法,该注释只能用于方法

    –@Deprecated:用于表示某个程序元素(类,方法等)已过时

    –@SuppressWarnings:抑制编译器警告.

自定义 Annotation

    •定义新的 Annotation类型使用@interface关键字

    •Annotation 的成员变量在Annotation 定义中以无参数方法的形式来声明.其方法名和返回值定义了该成员的名字和类型.

    •可以在定义Annotation的成员变量时为其指定初始值,指定成员变量的初始值可使用default关键字

    •没有成员定义的Annotation称为标记;包含成员变量的Annotation称为元数据Annotation

 

 

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时检验
@Target(value = {ElementType.METHOD})  //作用在方法上
public @interface AgeValidator {

    int min();
    int max();
}

 

/**
 * 通过反射才能获取注解
 */
@Test
public void testAnnotation() throws Exception {
    //这样的方式不能使用注解
    Person3 person3 = new Person3();
    person3.setAge(10);*/

    String className = "com.java.reflection.Person3";
    Class clazz = Class.forName(className);
    Object obj = clazz.newInstance();

    Method method = clazz.getDeclaredMethod("setAge",Integer.class);
    int val =40;

    //获取注解
    Annotation annotation = method.getAnnotation(AgeValidator.class);
    if (annotation != null){
        if (annotation instanceof AgeValidator){
            AgeValidator ageValidator = (AgeValidator) annotation;

            if (val< ageValidator.min() || val>ageValidator.max()){
                throw new RuntimeException("数值超出范围");
            }
        }
    }

    method.invoke(obj, val);
    System.out.println(obj);
}

提取 Annotation信息

•JDK5.0 在 java.lang.reflect包下新增了 AnnotatedElement接口,该接口代表程序中可以接受注释的程序元素

•当一个 Annotation类型被定义为运行时Annotation后,该注释才是运行时可见,当 class文件被载入时保存在 class文件中的 Annotation才会被虚拟机读取

•程序可以调用AnnotationElement对象的如下方法来访问 Annotation信息

–获取 Annotation实例：

•getAnnotation(Class<T> annotationClass)

•getDeclaredAnnotations()

•getParameterAnnotations()

JDK 的元Annotation

•JDK 的元Annotation 用于修饰其他Annotation 定义

•@Retention:只能用于修饰一个 Annotation定义,用于指定该 Annotation可以保留多长时间,@Rentention包含一个RetentionPolicy类型的成员变量,使用 @Rentention时必须为该 value成员变量指定值:

    –RetentionPolicy.CLASS:编译器将把注释记录在 class文件中.当运行 Java程序时,JVM 不会保留注释.这是默认值

    –RetentionPolicy.RUNTIME:编译器将把注释记录在class文件中. 当运行 Java 程序时, JVM 会保留注释. 程序可以通过反射获取该注释

    –RetentionPolicy.SOURCE:编译器直接丢弃这种策略的注释

•@Target: 用于修饰Annotation 定义,用于指定被修饰的 Annotation能用于修饰哪些程序元素.@Target 也包含一个名为 value的成员变量.

•@Documented:用于指定被该元 Annotation修饰的 Annotation类将被 javadoc工具提取成文档.

•@Inherited:被它修饰的 Annotation将具有继承性.如果某个类使用了被@Inherited 修饰的Annotation, 则其子类将自动具有该注释