Java反射
一、什么是反射？
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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。
简单的来说：
1.通过new关键字创建对象操作对象，在编译时就已经确定。
2.通过反射可以在程序运行过程中动态的操作对象，可以获得编译期无法获得的信息，动态操作最大限度发挥了java扩展性。
二、反射原理
Java反射的原理:java类的执行需要经历以下过程：
- 编译：.java文件编译后生成.class字节码文件
- 加载：类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部，并存储在运行时内存区的方法区，然后将其转换为一个与目标类型对应的java.lang.Class对象实例
- 链接
验证：格式（class文件规范） 语义（final类是否有子类） 操作
准备：静态变量赋初值和内存空间，final修饰的内存空间直接赋原值，此处不是用户指定的初值。
解析：符号引用转化为直接引用，分配地址 - 初始化：有父类先初始化父类，然后初始化自己；将static修饰代码执行一遍，如果是静态变量，则用用户指定值覆盖原有初值；如果是代码块，则执行一遍操作。
Java的反射就是利用上面第二步加载到jvm中的.class文件来进行操作的。.class文件中包含java类的所有信息，当你不知道某个类具体信息时，可以使用反射获取class，然后进行各种操作。
Java反射就是在运行状态中，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方法和属性；并且能改变它的属性。总结说：反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象，并且可以进行操作。
三、反射机制相关
与Java反射相关的类如下：
| 类名 | 用途 |
|---|---|
| Class类 | 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 |
| Field类 | 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性） |
| Method类 | 代表类的方法 |
| Constructor类 | 代表类的构造方法 |
反射可访问的常用信息
| 类型 | 访问方法 | 返回值类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 包路径 | getPackage() | Package 对象 | 获取该类的存放路径 |
| 类名称 | getName() | String 对象 | 获取该类的名称 |
| 继承类 | getSuperclass() | Class 对象 | 获取该类继承的类 |
| 实现接口 | getlnterfaces() | Class 型数组 | 获取该类实现的所有接口 |
| 构造方法 | getConstructors() | Constructor 型数组 | 获取所有权限为 public 的构造方法 |
| 构造方法 | getDeclaredContruectors() | Constructor 对象 | 获取当前对象的所有构造方法 |
| 方法 | getMethods() | Methods 型数组 | 获取所有权限为 public 的方法 |
| 方法 | getDeclaredMethods() | Methods 对象 | 获取当前对象的所有方法 |
| 成员变量 | getFields() | Field 型数组 | 获取所有权限为 public 的成员变量 |
| 成员变量 | getDeclareFileds() | Field 对象 | 获取当前对象的所有成员变量 |
| 内部类 | getClasses() | Class 型数组 | 获取所有权限为 public 的内部类 |
| 内部类 | getDeclaredClasses() | Class 型数组 | 获取所有内部类 |
| 内部类的声明类 | getDeclaringClass() | Class 对象 | 如果该类为内部类，则返回它的成员类，否则返回 null |
Java 反射机制主要提供了以下功能，这些功能都位于java.lang.reflect包。
-
在运行时判断任意一个对象所属的类。
-
在运行时构造任意一个类的对象。
-
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
-
在运行时调用任意一个对象的方法。
-
生成动态代理。
四、反射的使用
1、java中的Class三种获取方式
jdk提供了三种方式获取一个对象的Class，就Person person 来说
1.person .getClass()，这个是Object类里面的方法
2.Person .Class属性，任何的数据类型，基本数据类型或者抽象数据类型，都可以通过这种方式获取类
3.Class.forName("")，Class类提供了这样一个方法，让我们通过类名来获取到对象类
说明：在运行期间，如果我们要产生某个类的对象，Java虚拟机(JVM)会检查该类型的Class对象是否已被加载。如果没有被加载，JVM会根据类的名称找到.class文件并加载它。一旦某个类型的Class对象已被加载到内存，就可以用它来产生该类型的所有对象。
//方式一
Person person = new Person();
Class<? extends Person> personClazz01 = person.getClass();
//方式二
try {
Class<?> personClazz02 = Class.forName("Person");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
//方式三
Class<? extends Person> personClazz03 = Person.class;
2、如何通过反射获取私有成员变量和私有方法
Person类
public class Person {
private String name = "zhangsan";
private String age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
Person person = new Person();
//打印没有改变属性之前的name值
System.out.println("before：" + getPrivateValue(person, "name"));
person.setName("lisi");
//打印修改之后的name值
System.out.println("after：" + getPrivateValue(person, "name"));
/**
* 通过反射获取私有的成员变量
*
* @param person
* @return
*/
private Object getPrivateValue(Person person, String fieldName) {
try {
Field field = person.getClass().getDeclaredField(fieldName);
// 参数值为true，打开禁用访问控制检查
//setAccessible(true) 并不是将方法的访问权限改成了public，而是取消java的权限控制检查。
//所以即使是public方法，其accessible 属相默认也是false
field.setAccessible(true);
return field.get(person);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
运行结果
3、demo
package cn.lee.demo;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.lang.reflect.TypeVariable;
public class Main {
/**
* 为了看清楚Java反射部分代码，所有异常我都最后抛出来给虚拟机处理！
* @param args
* @throws ClassNotFoundException
* @throws InstantiationException
* @throws IllegalAccessException
* @throws InvocationTargetException
* @throws IllegalArgumentException
* @throws NoSuchFieldException
* @throws SecurityException
* @throws NoSuchMethodException
*/
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, SecurityException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
// TODO Auto-generated method stub
//Demo1. 通过Java反射机制得到类的包名和类名
Demo1();
System.out.println("===============================================");
//Demo2. 验证所有的类都是Class类的实例对象
Demo2();
System.out.println("===============================================");
//Demo3. 通过Java反射机制，用Class 创建类对象[这也就是反射存在的意义所在]，无参构造
Demo3();
System.out.println("===============================================");
//Demo4: 通过Java反射机制得到一个类的构造函数，并实现构造带参实例对象
Demo4();
System.out.println("===============================================");
//Demo5: 通过Java反射机制操作成员变量, set 和 get
Demo5();
System.out.println("===============================================");
//Demo6: 通过Java反射机制得到类的一些属性： 继承的接口，父类，函数信息，成员信息，类型等
Demo6();
System.out.println("===============================================");
//Demo7: 通过Java反射机制调用类中方法
Demo7();
System.out.println("===============================================");
//Demo8: 通过Java反射机制获得类加载器
Demo8();
System.out.println("===============================================");
}
/**
* Demo1: 通过Java反射机制得到类的包名和类名
*/
public static void Demo1()
{
Person person = new Person();
System.out.println("Demo1: 包名: " + person.getClass().getPackage().getName() + "，"
+ "完整类名: " + person.getClass().getName());
}
/**
* Demo2: 验证所有的类都是Class类的实例对象
* @throws ClassNotFoundException
*/
public static void Demo2() throws ClassNotFoundException
{
//定义两个类型都未知的Class , 设置初值为null, 看看如何给它们赋值成Person类
Class<?> class1 = null;
Class<?> class2 = null;
//写法1, 可能抛出 ClassNotFoundException [多用这个写法]
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.Person");
System.out.println("Demo2:(写法1) 包名: " + class1.getPackage().getName() + "，"
+ "完整类名: " + class1.getName());
//写法2
class2 = Person.class;
System.out.println("Demo2:(写法2) 包名: " + class2.getPackage().getName() + "，"
+ "完整类名: " + class2.getName());
}
/**
* Demo3: 通过Java反射机制，用Class 创建类对象[这也就是反射存在的意义所在]
* @throws ClassNotFoundException
* @throws IllegalAccessException
* @throws InstantiationException
*/
public static void Demo3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException
{
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.Person");
//由于这里不能带参数，所以你要实例化的这个类Person，一定要有无参构造函数哈～
Person person = (Person) class1.newInstance();
person.setAge(20);
person.setName("LeeFeng");
System.out.println("Demo3: " + person.getName() + " : " + person.getAge());
}
/**
* Demo4: 通过Java反射机制得到一个类的构造函数，并实现创建带参实例对象
* @throws ClassNotFoundException
* @throws InvocationTargetException
* @throws IllegalAccessException
* @throws InstantiationException
* @throws IllegalArgumentException
*/
public static void Demo4() throws ClassNotFoundException, IllegalArgumentException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException
{
Class<?> class1 = null;
Person person1 = null;
Person person2 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.Person");
//得到一系列构造函数集合
Constructor<?>[] constructors = class1.getConstructors();
person1 = (Person) constructors[0].newInstance();
person1.setAge(30);
person1.setName("leeFeng");
person2 = (Person) constructors[1].newInstance(20,"leeFeng");
System.out.println("Demo4: " + person1.getName() + " : " + person1.getAge()
+ " , " + person2.getName() + " : " + person2.getAge()
);
}
/**
* Demo5: 通过Java反射机制操作成员变量, set 和 get
*
* @throws IllegalAccessException
* @throws IllegalArgumentException
* @throws NoSuchFieldException
* @throws SecurityException
* @throws InstantiationException
* @throws ClassNotFoundException
*/
public static void Demo5() throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, SecurityException, NoSuchFieldException, InstantiationException, ClassNotFoundException
{
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.Person");
Object obj = class1.newInstance();
Field personNameField = class1.getDeclaredField("name");
personNameField.setAccessible(true);
personNameField.set(obj, "胖虎先森");
System.out.println("Demo5: 修改属性之后得到属性变量的值：" + personNameField.get(obj));
}
/**
* Demo6: 通过Java反射机制得到类的一些属性： 继承的接口，父类，函数信息，成员信息，类型等
* @throws ClassNotFoundException
*/
public static void Demo6() throws ClassNotFoundException
{
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.SuperMan");
//取得父类名称
Class<?> superClass = class1.getSuperclass();
System.out.println("Demo6: SuperMan类的父类名: " + superClass.getName());
System.out.println("===============================================");
Field[] fields = class1.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
System.out.println("类中的成员: " + fields[i]);
}
System.out.println("===============================================");
//取得类方法
Method[] methods = class1.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
System.out.println("Demo6,取得SuperMan类的方法：");
System.out.println("函数名：" + methods[i].getName());
System.out.println("函数返回类型：" + methods[i].getReturnType());
System.out.println("函数访问修饰符：" + Modifier.toString(methods[i].getModifiers()));
System.out.println("函数代码写法： " + methods[i]);
}
System.out.println("===============================================");
//取得类实现的接口,因为接口类也属于Class,所以得到接口中的方法也是一样的方法得到哈
Class<?> interfaces[] = class1.getInterfaces();
for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
System.out.println("实现的接口类名: " + interfaces[i].getName() );
}
}
/**
* Demo7: 通过Java反射机制调用类方法
* @throws ClassNotFoundException
* @throws NoSuchMethodException
* @throws SecurityException
* @throws InvocationTargetException
* @throws IllegalAccessException
* @throws IllegalArgumentException
* @throws InstantiationException
*/
public static void Demo7() throws ClassNotFoundException, SecurityException, NoSuchMethodException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException
{
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.SuperMan");
System.out.println("Demo7: \n调用无参方法fly()：");
Method method = class1.getMethod("fly");
method.invoke(class1.newInstance());
System.out.println("调用有参方法walk(int m)：");
method = class1.getMethod("walk",int.class);
method.invoke(class1.newInstance(),100);
}
/**
* Demo8: 通过Java反射机制得到类加载器信息
*
* 在java中有三种类类加载器。[这段资料网上截取]
1）Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。
2）Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jre\lib\ext目录中的类
3）AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
*
* @throws ClassNotFoundException
*/
public static void Demo8() throws ClassNotFoundException
{
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("cn.lee.demo.SuperMan");
String nameString = class1.getClassLoader().getClass().getName();
System.out.println("Demo8: 类加载器类名: " + nameString);
}
}
/**
*
* @author xiaoyaomeng
*
*/
class Person{
private int age;
private String name;
public Person(){
}
public Person(int age, String name){
this.age = age;
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
class SuperMan extends Person implements ActionInterface
{
private boolean BlueBriefs;
public void fly()
{
System.out.println("超人会飞耶～～");
}
public boolean isBlueBriefs() {
return BlueBriefs;
}
public void setBlueBriefs(boolean blueBriefs) {
BlueBriefs = blueBriefs;
}
@Override
public void walk(int m) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("超人会走耶～～走了" + m + "米就走不动了！");
}
}
interface ActionInterface{
public void walk(int m);
}
五、java反射调用service或mapper中的接口
java中的反射需要一个实例，但是接口无法提供这样的实例，但是JDK提供了一个叫做动态代理的东西，这个代理恰恰只能代理接口。所以我们想要反射接口需要使用这个动态代理来做。
在java的动态代理机制中，有两个重要的东西，一个是 InvocationHandler(接口)、另一个则是 Proxy(类)，这是我们动态代理必须用到的两个东西。
1、静态代理
先来看一下静态代理
public class TestStaticProxy {
//这里传入的是接口类型的对象，方便向上转型，实现多态
public static void consumer(ProxyInterface pi){
pi.say();
}
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
consumer(new ProxyObject());
}
}
//代理接口
interface ProxyInterface{
public void say();
}
//被代理者
class RealObject implements ProxyInterface{
//实现接口方法
@Override
public void say() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("say");
}
}
//代理者
class ProxyObject implements ProxyInterface{
@Override
public void say() {
// TODO Auto-generated method stub
//dosomething for example
System.out.println("hello proxy");
new RealObject().say();
System.out.println("this is method end");
}
}
output:
hello proxy
say
this is method end
2、动态代理
import java.lang.reflect.*;
public class TestActiveProxy{
static void customer(ProxyInterface pi){
pi.say();
}
public static void main(String[] args){
RealObject real = new RealObject();
ProxyInterface proxy = (ProxyInterface)Proxy.newProxyInstance(ProxyInterface.class.getClassLoader(),new Class[]{ProxyInterface.class}, new ProxyObject(real));
customer(proxy);
}
}
interface ProxyInterface{
void say();
}
//被代理类
class RealObject implements ProxyInterface{
public void say(){
System.out.println("i'm talking");
}
}
//代理类，实现InvocationHandler 接口
class ProxyObject implements InvocationHandler{
private Object proxied = null;
public ProxyObject(){
}
public ProxyObject(Object proxied){
this.proxied = proxied;
}
public Object invoke(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2) throws Throwable {
System.out.println("hello");
return arg1.invoke(proxied, arg2);
};
}
3、应用场景
假如现在我们需要通过反射得到TestMapper接口，然后调用其中的一个selectById方法
public interface TestMapper{
/**
* 根据id查对象
*/
User selectById(@Param("id") Integer id);
}
现在如果我们需要反射使用该接口根据用户ID获取用户对象是无法直接反射调取的，所以我们需要一个动态代理类。
创建一个MyInvocationHandler实现InvocationHandler接口
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object target;
public MyInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
return method.invoke(target,args);
}
}
去生成代理对象并调用方法
SqlSession sqlSession = this.sqlSessionFactory.openSession();
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.demo.mapper.TestMapper");
Object instance = Proxy.newProxyInstance(
clazz.getClassLoader(),
new Class[]{clazz},
new MyInvocationHandler(sqlSession.getMapper(clazz))
);
//这里我是通过sqlSession来获取Mapper的
Method method = instance.getClass().getMethod("selectById",Integer.class);
method.invoke(instance, 1);
//object为mapper中传入的参数
这里需要注意，newProxyInstance()方法中最后一个参数，即为我们创建的动态代理的类（因为我这里调用的接口为mybatis中mapper中的接口，所以需要从sqlSession中getMapper）。
参考：
http://blog.qiji.tech/archives/4374
https://www.jianshu.com/p/9be58ee20dee
https://blog.csdn.net/ljphhj/article/details/12858767
https://developer.android.google.cn/reference/java/lang/reflect/Method?hl=zh-cn
