简介Java反射基础

【参考资料： 疯狂Java讲义 Chapter 18】

1、类加载、连接、初始化

　　当Java程序需要某一个类时，如果该类尚未加载到内存中，系统会通过加载、连接、初始化三个步骤将该类加载到内存，并完成初始化工作。

• 类加载：将类的class文件加载到内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。类的加载是通过类加载器，类加载器由JVM提供，统称为系统类加载器。除了利用JVM提供的类加载器，我们还可通过继承java.lang.ClassLoader来编写自己的类加载器。一旦一个类被载入JVM，同一个类（用类的全限定名和类的类加载器作为唯一标识）就不会被重复载入了。
• 类连接：将类的二进制数据合并到JRE中。
• 类初始化：JVM对类进行初始化，主要是针对静态属性进行初始化。

2、类加载器

　　JVM启动时，会形成由三个类加载器类组成的初始类的加载器层次结构：

• 根类加载器（Bootstrap classLoader）：负责加载Java的核心类。根类加载器是由JVM自身实现的，并非ClassLoader的子类。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载JRE的扩展目录（JAVA_HOME/jre/lib/ext或者由java.ext.dirs属性所指定的目录）中JAR的类包。
• 系统类加载器（System ClassLoader）：在JVM启动时，负责加载来自命令java中的-classpath或java.class.path系统属性或CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径。程序中可通过ClassLoader.getSystemClassLoader()获取该类加载器。

　　三个类加载器之间的层次关系：

　　

3、通过反射操作类

1）获取java.lang.Class对象的常用方式

• Class类的静态方法forName(String className)。其中传入的className参数为类的全限定名。
• 调用类的class属性来获取该类的Class对象。如Class strClass = String.class。
• 调用对象的getClass()方法。

2）Class类提供的接口

　　获取Class对象所对应类的构造器的接口：

Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) //返回对应该类的public的构造器，构造器参数列表的类型声明次序符合parameterTypes类型声明次序，被封装成了Constructor对象
Constructor<?>[] getConstructors() //获取所有public构造器
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) //返回对应parameterTypes类型声明次序的该类的构造器，与访问级别无关
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()//返回所有的构造器，与访问级别无关

5 Constructor<?> getEnclosingConstructor() //用于匿名类或内部类

　　获取Class对象对应类的方法的接口：

Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes); //返回由方法名name和参数列表类型parameterTypes限定的public方法
Method[] getMethods(); //所有public方法
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes); //返回由方法名和参数列表类型parameterTypes限定的方法，与访问级别无关
Method[] getDeclaredMethods(); //所有方法

5 Method getEnclosingMethod(); //用于获取内部类或匿名类的方法

　　获取Class对象对应类所包含的属性的接口：

Field getField(String name); //返回对应name的public 属性
Field[] getFields();　　//所有public属性
Field getDeclaredField(String name);
Field[] getDeclaredFields();

【注：方法名中带有Declared的方法返回的构造器、方法或属性等都是忽略访问级别的；而不带有Declared的方法返回public的类成员。】

　　访问Class对应类的注释的接口：

<A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass); //返回符合特定注解类型annotationClass的注解
Annotation[] getAnnotations(); //当前Class的所有注解
Annotation[] getDeclaredAnnotations(); //直接出现在当前元素上的注解

　　Class中用于判断该Class是否为注释类型、数组类型、接口类型的接口：

boolean isAnnotation();
boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass); //判断是否出现了特定类型的注解
boolean isAnonymousClass();
boolean isArray();
boolean isEnum();
boolean isInstance(Object obj); //判断obj类型是否与当前Class对应的类型兼容
boolean isInterface();
boolean isLocalClass();
boolean isPrimitive();

　　其他接口：

String getName();//返回该Class代表的类或接口的全称
String getPackage(); //返回包名
String getSimpleName(); //Class对应类的简称
Class<? super T> getSuperclass(); //返回超类

　　对于上述接口中出现的Class<?>... parameterTypes，是指定的参数列表的Class对象。如：

   public class ReflectionTest{

    private int privateAttribute = -1;
    public int publicAttribute = -2;
    
    public String publicStrAttribute = "DefaultString";
    
    
    public void info(){
        System.out.println("This is info() of class ReflectionTest");
    }
    
    public void info(String str){
        System.out.println("This is info(String) of class ReflectionTest");
    }
    
    public void info(String str, Integer num){
        System.out.println("This is info(String, Integer) of class ReflectionTest");
    }
    
    private void privateInfo(){
        System.out.println("This is privateInfo method");
    }
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class<ReflectionTest> testClass = ReflectionTest.class;
  
        Method info1 = testClass.getMethod("info", null);
          System.out.println("方法参数列表长度： "+info1.getParameterTypes().length);
      
          Method info2 = testClass.getMethod("info", String.class);
          System.out.println("方法参数列表长度： "+info2.getParameterTypes().length);
      
          Method info3 = testClass.getMethod("info", String.class, Integer.class);
          System.out.println("方法参数列表长度： "+info3.getParameterTypes().length);
    }
}

 3）通过反射生成并操作对象

• 通过Class对象的newInstance方法
• 通过Class对象获取对应类的Constructor，再通过Constructor对象的newInstance方法

        Class<ReflectionTest> testClass = ReflectionTest.class;
        
        //通过Class对象构造Class对应类的实例
        ReflectionTest rt1 = testClass.newInstance();
        Constructor constructor = testClass.getConstructor(null);
        ReflectionTest rt2 = (ReflectionTest)constructor.newInstance(null);　　//调用默认构造函数，参数列表为空

【注：代码基于ReflectionTest类】

4）调用方法

• public方法，直接通过Method对象的Object invoke(Object obj,Object... args)方法；其中obj为调用该方法的Class对应类的实例，args为方法的参数。

        Object newTest = constructor.newInstance(null);
        Method info = testClass.getMethod("info", null);
        info.invoke(newTest, null); 

•  private方法，首先要调用Method类的setAccessible(boolean flag)方法，否则报错：java.lang.NoSuchMethodException

 　然后调用private方法：

        Method privateMethod = testClass.getDeclaredMethod("privateInfo", null); //获取private方法使用getDeclaredMethod方法
        privateMethod.setAccessible(true);
        privateMethod.invoke(newTest, null);

 5）操作属性值

• 操作8个基本类型时，使用Field的getXXX(Object obj)或setXXX(Object obj, XXX value)，其中obj为被访问的Class对应的类。
• 操作引用类型时，使用Field的get(Object obj)或set(Object obj, Object value)

        //操作属性
        Field privateField = testClass.getDeclaredField("privateAttribute"); //私有属性
        System.out.println(privateField.getInt(newTest));
        privateField.setInt(newTest, -1000);
        System.out.println(privateField.get(newTest));
        
        Field strField = testClass.getField("publicStrAttribute"); //公有属性
        System.out.println(strField.get(newTest));
        strField.set(newTest, "test value");
        System.out.println(strField.get(newTest));

 6）操作数组

　　java.lang.reflect包下含有Array类，Array类提供了可以动态创建和访问Java数组的静态方法。

　　主要接口：

static static Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions); //多维度的数组
static Object newInstance(Class<?> componentType, int length); //指定数组长度的数组

static XXX getXXX(Object array, int index);　　　　　　//对于8中基本类型
static void setXXX(Object array, int index, XXX newValue);

static Object get(Object array, int index);　　//对于引用类型
static void setXXX(Object array, int index, Object newValue);