【java】java反射初探 ——“当类也学会照镜子”
反射的作用
开门见山地说说反射的作用
1.为我们提供了全面的分析类信息的能力
2.动态加载类
我理解的“反射”的意义
（仅个人理解哈）
我理解的java反射机制就是： 提供一套完善而强大的API“反射“类的结构。
打个比方，反射机制就像是一面镜子，而类就像是一个在照着镜子的人。
镜子（反射机制）照出（反射）了人的全貌（类的全方位的信息，例如方法，成员变量和构造器等的相关信息）
为什么要照镜子？ 因为不照镜子看不清楚自己的全貌，“镜子”就是为了解决这个问题出现的（为我们提供全面分析类的能力）
好吧，我知道这听起来还是很模糊，让我们一步一步来：
类也是对象
在java里有一句话：万物皆对象， 即使是int等基本类型，虽然本质上不是对象，但行为却也和对象密切相关（基本包装类型和自动装箱）
所以有一个可能完全打破我们常规思维的论断是： 类也是对象
“类”对象和“类”类型
好吧，其实说“ 类也是对象”并不太好，而应该说，java中每个类都有一个与之对应的“类”对象(Class对象)，这个“类”对象由jvm生成，并保存了对应类的相关信息。例如，假设我们的java文件涉及三个类：a类,b类和c类，那么编译的时候就会对应生成a类的“类”对象，a类的“类”对象，a类的“类”对象，分别用于保存和a,b,c类对应的信息
我们的思维是这样的： 一个对象必然有一个与之对应的类，因为只有类才能实例化对象啊
那么，“类对象”的“上面”，应该还有一个类才对！这个“类之上的类”，就是java.lang.Class，它是所有“类”对象的类（这样说可能听起来很拗口）
我们这样声明一个“类”对象,假设这个类对象（Class对象）是a——
Class a
我们称a属于“类”类型（Class类型）
所以我们可以其实可以将java中的对象分为两种：
1. 实例对象
2. Class对象
所以我们今天要讲的第一个内容是: 有别于平时使用的实例对象的——Class对象
取得Class对象的三种方式
我们假设有这么一个类叫MyClass：
public class MyClass { }
那么取得该类对应Class对象的方法有三种：
一. 通过“类名.class”的方式取得
Class classInstance= MyClass.class;
二. 通过类创建的实例对象的getClass方法取得
MyClass myClass = new MyClass(); Class classInstance = myClass.getClass();
三.通过Class类的静态方法forName方法取得（参数是带包名的完整的类名）
Class classInstance = Class.forName("mypackage.MyClass");
【注意】
1.运行forName时候可能会因为找不到包名而抛出已检查异常ClassNotFoundException，所以我们需要将其包裹在try-catch语句中:
try { Class classInstance = Class.forName("mypackage.MyClass"); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); }
2.上面三种方法取得的对象都是相同的，所以效果上等价
利用反射API全面分析类的信息——方法，成员变量，构造器
我们上面提到，反射的一大作用是用于分析类的结构，或者说用于分析和这个类有关的所有信息。而这些信息就是类的基本的组成： 方法，成员变量和构造器
事实上，和我们上面所介绍的Class类和Class对象相似的是，一个类中的方法，成员变量和构造器也分别对应着一个对象
1.每个方法都对应有一个保存和该方法有关信息的Method对象， 这个对象所属的类是java.lang.reflect.Method;
2.每个成员变量都对应有一个保存和该变量有关信息的Field对象，这个对象所属的类是 java.lang.reflect.Field
3. 每个构造器都对应有一个保存和该构造器有关信息的Constructor对象，这个对象所属的类是java.lang.reflect.Constructor
方法，成员变量和构造器是附属于某一个类的，正因如此，我们应该先取得某一个类对应的Class对象，其次才考虑如何取得 Method/Field/Constructor对象
我们可以通过一系列的方法，从一个类的Class对象中取得对应的Method对象，Field对象和Constructor对象
假设c是一个类的Class对象：
通过 c.getDeclaredMethods()可取得这个类中所有声明方法对应的Method对象组成的数组
通过 c.getDeclaredFields()可取得这个类中所有声明的成员变量对应的Field对象组成的数组
通过 c.getConstructors(); 可取得这个类中所有构造函数所对应的Constructor对象所组成的数组
在下面的示例中，我们将遍历某一个类中方法，成员变量和构造器的名称:
MyClass.java:
public class MyClass { private int value; //成员变量 public MyClass (int value) { this.value = value; } //构造函数 public int getValue() { return value; } //方法1 public void setValue(int value) { this.value = value; } //方法2 }
Test.java:
import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void printClassMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); // 获取obj所属类的Class对象
Method [] methods = c.getDeclaredMethods(); // 获取方法对象列表
System.out.println("遍历MyClass类里的所有方法的名称："); for(int i =0; i<methods.length; i++) { System.out.println(methods[i].getName()); }
Field [] fields = c.getDeclaredFields(); // 获取成员变量对象列表 System.out.println("遍历MyClass类里的所有成员变量的名称："); for(int i =0; i<fields.length; i++) { System.out.println(fields[i].getName()); } Constructor [] constructors = c.getConstructors(); // 获取构造函数对象列表 System.out.println("遍历MyClass类里的所有构造函数的名称："); for(int i =0; i<constructors.length; i++) { System.out.println(constructors[i].getName()); } }
public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(1); // 创建一个MyClass对象 printClassMessage(myClass); // 打印这个对象所属类的相关信息 } }
运行结果：
遍历MyClass类里的所有方法的名称：
getValue
setValue
遍历MyClass类里的所有成员变量的名称：
value
遍历MyClass类里的所有构造函数的名称：
mypackage.MyClass
上面的例子仅仅是作为一个展示，Method/Field/Constructor对象的API当然不仅限于getName这样获取名称的简单操作，所以接下来我将分别介绍更具体的反射API
利用反射API分析类中方法信息
getMethods和getDeclaredMethods方法
getMethods和getDeclaredMethods的区别在于：
getMethods取得的method对应的方法包括从父类中继承的那一部分，而
getDeclaredMethods取得的method对应的方法不包括从父类中继承的那一部分
例如上面通过打印getDeclaredMethods打印的MyClass的方法信息：
getValue
setValue
让我们看看通过getMethods打印又会取得什么结果：
Test.java:
import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void printMethodsMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); Method [] methods = c.getMethods(); for (Method method : methods) { System.out.println(method.getName()); } }
public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(1); printMethodsMessage(myClass); } }
运行结果：
getValue
setValue
wait
wait
wait
equals
toString
hashCode
getClass
notify
notifyAll
让我们思考一下： 一个方法有哪些“信息”值得（或需要）我们去分析呢？
主要是两部分：
1. 返回值
2. 方法参数
你可能猜的出来， Method对象已经提供了一套API去获取这些信息了，让我们来看看：
通过method.getReturnType()获取方法返回值对应的Class对象
import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void printMethodsMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); // 取得obj所属类对应的Class对象 Method [] methods = c.getDeclaredMethods(); // 取得obj所属类中方法对应的Method对象组成的数组 for (Method method : methods) { // 遍历Method对象 String name = method.getName(); // 取得方法名 Class returnClass = method.getReturnType(); // 获取方法返回值对应的Class对象 String returnName = returnClass.getName(); //获取返回值所属类的类名——也即返回值类型 System.out.println(name + "方法的返回值类型是" + returnName); } } public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(1); printMethodsMessage(myClass); }
}
运行结果：
getValue方法的返回值类型是int
setValue方法的返回值类型是void
通过method.getReturnType()，我们取得了该方法的返回值对应的Class对象（哈哈，绕了一圈后还是回到Class对象上了）
然后通过Class对象调用getName方法就取得了返回值所属的类的名称，也即返回值类型
通过method.getParameterTypes()获取方法各参数的Class对象组成的数组
MyClass.java:
public class MyClass { public void method1 (int a, long b) { }; public void method2 (float a, double b) { }; public void method3 (String str) { }; }
Test.java:
public class Test { public static void printMethodsMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); // 取得obj所属类对应的Class对象 Method [] methods = c.getDeclaredMethods(); // 取得obj所属类中方法对应的Method对象组成的数组 for (Method method : methods) { // 遍历Method对象 String methodName = method.getName(); // 取得方法名 String paramsStr = ""; // 用于存放某个方法参数类型列表的字符串 Class [] paramsClasses = method.getParameterTypes(); for (Class pc: paramsClasses) { String paramStr = pc.getName(); // 获取当前参数类型 paramsStr+=paramStr + " "; } System.out.println(methodName+ "方法的所有参数的类型列表：" + paramsStr); } }
public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(); printMethodsMessage(myClass); } }
运行结果:
method2方法的参数类型列表：float double method1方法的参数类型列表：int long method3方法的参数类型列表：java.lang.String
利用反射API分析类中成员变量信息
获取成员变量类型对应的的Class对象
读取成员变量的值
MyClass.java:
public class MyClass { private int number = 123; private String name ="彭湖湾"; }
Test.java:
import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void printFieldsMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); // 取得obj所属类对应的Class对象 try { Field field = c.getDeclaredField("name"); // 取得名称为name的field对象 field.setAccessible(true); // 这一步很重要！！！设置为true才能访问私有成员变量name的值！ String nameValue = (String) field.get(obj); // 获取obj中name成员变量的值 System.out.println("MyClass类中name成员变量的值为:" + nameValue); // 输出 } catch (NoSuchFieldException | SecurityException | IllegalArgumentException | IllegalAccessException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }
public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(); printFieldsMessage(myClass); }
}
运行结果:
MyClass类中name成员变量的值为:彭湖湾
通过getType方法读取成员变量类型的Class对象
这里只展现比较关键的两段代码：
Field field = class1.getDeclaredField(number"); System.out.print(field.getType().getName());
运行结果：
int
【注意】：因为java权限的原因，直接读取私有成员变量的值是非法的（加了field.setAccessible(true)后就可以了），但仍可以直接读取私有成员变量的类型
利用反射API分析类中构造器信息
分析构造函数的时候，其实思路大体上和分析方法时候一致，关键在于获取参数所属类的Class对象
区别在于：
1. 获取该类声明的构造器用的是getDeclaredConstructors方法而不是getDeclaredMethods方法
2. 构造函数没有返回值，所以不需要分析返回值（我似乎说了废话....）
废话不多说了，看下面的例子：
MyClass.java:
public class MyClass { public MyClass(int a, String str){} }
Test.java:
import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void printContructorsMessage (Object obj) { Class c = obj.getClass(); // 取得obj所属类对应的Class对象 Constructor [] constructors = c.getDeclaredConstructors(); for (Constructor constructor : constructors) { Class [] paramsClasses = constructor.getParameterTypes(); String paramsStr = ""; for (Class pc : paramsClasses) { String paramStr = pc.getName(); paramsStr+=paramStr + " "; } System.out.println("构造函数的所有参数的类型列表：" + paramsStr); } } public static void main(String [] args) { MyClass myClass = new MyClass(1, "彭湖湾"); printContructorsMessage(myClass); }
}
运行结果：
构造函数的所有参数的类型列表：int java.lang.String
利用反射动态加载类，并用该类创建实例对象
动态加载类
我们用普通的方式使用一个类的时候，类是静态加载的
而使用Class.forName("XXX")这种方式，则属于动态加载一个类
静态加载的类在编译的时候就能确定该类是否存在，但动态加载一个类的时候却无法在编译阶段确定是否存在该类，而是在运行时候才能够确定是否有这个类，所以要捕捉可能发生的异常
我们可以从eclipse的使用上有个相对直观的了解：
eclipse在保存的时候是可以自动编译的，SO
例如我们如果直接使用一个本就不存在的类NotExistClass的时候
保存后，在编译阶段就能够发现：“诶？ 好像没有这个类哦！”
报的错误是：
NotExistClass cannot be resolved to a type
但是如果我们用Class.forName("XXX")动态加载一个类呢？
我们发现，保存后，在编译阶段已经不能发现这个错误了，对应的是要捕捉可能发生的异常
用该动态加载的类创建实例对象
Class对象有一个newInstance方法，我们可以用它来创建实例对象
Class classInstance = Class.forName("mypackage.MyClass"); MyClass myClass = (MyClass) classInstance.newInstance();
不过要注意的是，因为newInstance返回的是一个Object，所以要做强制类型转换，将其变成MyClass类型
捕捉可能产生的异常后：
public class Test { public static void main(String [] args) { try { Class classInstance = Class.forName("mypackage.MyClass"); MyClass myClass = (MyClass) classInstance.newInstance(); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }
全文的总结
如果您已经看到这里了，那么请允许我在用多那么一点罗嗦的文字做个总结：
总结
1.反射为我们提供了全面的分析类信息的能力，例如类的方法，成员变量和构造器等的相关信息，反射能够让我们很方便的获取这些信息， 而实现这个获取过程的关键是取得类的Class对象，然后根据Class对象取得相应的Method对象，Field对象和Constructor对象，再分别根据各自的API取得信息。
2.反射还为我们提供动态加载类的能力
一些细节
1. API中getDeclaredXXX和getXXX的区别在于前者只获取本类声明的XXX（如成员变量或方法），而不获取超类中继承的XXX， 后者相反
2. API中， getXXXs（注意后面的s）返回的是一个数组， 而对应的 getXXX（"键"）按键获取一个值（这个时候因为可能报已检查异常所以要用try-catch语句包裹）
3. 私有成员变量是不能直接获取到值的！因为java本身的保护机制，允许你取得私有成员变量的类型，但是不允许直接获取值，所以要对对应的field对象调用field.setAccessible(true) 放开权限
最后
反射的API其实还有一堆...但是抱歉的是没办法一一给大家介绍，只能当作个“引子”给大家尝个鲜，另外，本人java小白，有诸多不当之处，还望大家指出，谢谢大家。
【完】
参考资料：
《java核心技术 卷1》—— Cay S. Horstmann, Gary Cornell
我叫彭湖湾，请叫我胖湾
