JavaSE-22 反射
学习要点
- 反射概念
- 反射的应用
反射概述
1 反射机制
定义
Java反射机制是指在程序在运行状态中，动态获取信息以及动态调用对象方法的功能。
Java反射的动态性质：运行时生成对象实例、运行期间调用方法、运行时更改属性。
Java程序执行过程
反射执行过程
1) Java反射机制是在编译时并不确定哪个类被加载了，而是在程序运行的时候才加载、探知、使用。
2) Java反射机制能够知道类的基本结构，这种对Java类结构的探知能力，称为Java类的“自审”。例如开发环境eclipse或者myeclipse中的代码自动提示功能，就是利用了Java的反射机制，对所创建对象的探知和自审。
3) 通过Java反射，可以实现以下功能：
- 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方法和属性。
- 在运行时调用任意一个对象的方法。
2 Java反射常用API
ava反射常用核心类位于java.lang.reflect包，常用类：
1) Class类—可获取类和类的成员信息
2) Field类—可访问类的属性
3) Method类—可调用类的方法
4) Constructor类—可调用类的构造方法
使用反射的基本步骤
1) 导入java.lang.reflect.*
2) 获得需要操作的类的Java.lang.Class对象
3) 调用Class的方法获取Field、Method等对象
4) 使用反射API进行操作 (设置属性﹑调用方法）
反射的应用
1 获取类的信息
Java类加载机制
Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。
虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。
获取Class对象
1) 调用对象的getClass( )方法
定义学生信息类
/** 学生信息类 */
public class Student {
private int sid;// 学号
private String sname;// 姓名
private char sgender;// 性别
private int sage;// 年龄
//构造函数(略)
//属性封装(略)
}
定义测试类获得学生信息类的Class对象
Student student=new Student(); Class clazz=student.getClass();
2) 调用类的Class属性(推荐使用：类型安全、性能高)
Class clazz = Student.class;
3) 使用Class类的forName()静态方法
Class clazz = Class.forName("com.etc.demo.Student");// 参数是类全名
从Class对象获取信息
1) 访问Class对象对应类所包含的构造方法
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方法 |
说明 |
|
Constructor getConstructor(Class[] params) |
返回指定参数的public构造方法 |
|
Constructor[] getConstructors() |
返回所有public构造方法 |
|
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) |
返回指定参数的构造方法，与访问级别无关 |
|
Constructor[] getDeclaredConstructors() |
返回所有构造方法，与访问级别无关 |
示例代码
Constructor constructors[] =
clazz.getDeclaredConstructors();//返回所有构造方法
Constructor constructors[] =
clazz.getConstructors();//返回所有public构造方法
//返回指定参数的构造方法，与访问修饰符无关
Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor
(new Class[]{int.class,String.class,char.class,int.class});
//简要输出构造方法信息
System.out.println(con.toString());
2) 访问Class对象对应类所包含的方法
|
方法 |
说明 |
|
Method getMethod(String name,Class[] params) |
返回方法名为name的指定参数列表的public方法 |
|
Method[] getMethods() |
返回所有public方法 |
|
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) |
返回方法名为name的指定参数列表的所有方法 |
|
Method[] getDeclaredMethods() |
返回所有方法 |
3) 访问Class对象对应类所包含的属性
|
方法 |
说明 |
|
Field getField(String name) |
返回public指定名称为name的属性 |
|
Field getFields() |
返回全部public属性 |
|
Field getDeclaredField(String name) |
返回指定名称属性 |
|
Field[] getDeclaredFields() |
返回全部属性 |
4) 访问Class对象对应类所包含的注解
|
方法 |
说明 |
|
<A extends Annotation>A getAnnotation (Class<A> annotationClass) |
返回该Class对象所表示类上指定类型的注释，若没有，则返回null |
|
Annotation[] getAnnotations() |
返回所有注释 |
|
Annotation[] getDeclaredAnnotations() |
返回直接存在于此元素上的所有注释 |
5) 访问Class对象对应类的其他信息
|
方法 |
说明 |
|
Class[] getDeclaredClasses() |
返回Class对象对应类的全部内容类 |
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Class[] getDeclaringClass() |
返回Class对象对应类的全部外部类 |
|
Class[] getInterfaces() |
返回Class对象对应类全部实现的接口 |
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int getModifiers() |
返回此类或接口的所有修饰符。使用Modifer工具类方法解码返回值获得访问修饰符 |
|
Package getPackage() |
获得此类的包 |
|
String getName() |
返回类的名称 |
|
String getSimpleName() |
返回类的简称 |
|
Class getSuperclass() |
返回基类Class对象 |
示例代码
Class clazz = Student.class;
System.out.println("------类的字段------------");
Field fields[] = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields)
System.out.println(field.getName() + " " + field.getType());
System.out.println("-------类的方法-----------");
Method methods[] = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods)
System.out.println(method.getName());
System.out.println("-------类的构造方法-----------");
Constructor constructors[] = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
System.out.println("--------类所在包、完整名称、父类----------");
System.out.println(clazz.getPackage().getName());
System.out.println(clazz.getName());
System.out.println(clazz.getSuperclass());
2 创建对象
通过反射创建对象有两种形式：
- 使用Class对象的newInstance()方法创建对象
- 使用Constructor对象创建对象
使用newInstance()创建对象
要求Class对象对应的类有默认构造方法。
示例代码
Class clazz=Student.class;
Student student=(Student)clazz.newInstance();
student.setSname("张三");
student.setSage(21);
student.sayHello();
使用Constructor对象指定构造方法创建对象
示例代码
Class clazz=Student.class; Constructor constructor= clazz.getConstructor(int.class,String.class,char.class,int.class); Student student=(Student) constructor.newInstance(1001,"张三",'男',22); student.sayHello();
3 访问类的属性
使用Field对象可以获取对象的属性。通过Field对象可以对属性进行取值或赋值操作。主要方法如下：
|
方法 |
说明 |
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Xxx getXxx(Object obj) |
Xxx对应Java的8个基本数据类型，如int。obj为该属性所在的对象。 |
|
Object get(Object obj) |
获得引用类型属性值。 |
|
void setXxx(Object obj,Xxx val) |
将obj对象该属性设置为val值。 |
|
void set(Object obj,objcet val) |
将obj对象该属性设置为val值。针对引用类型。 |
|
void setAccessible(bool flag) |
对获取到的属性设置访问权限。参数为true，可以对私有属性取值和赋值。 |
示例代码
/** 人类 */
class Person {
private String name;// 姓名
private int age;// 年龄
/** 重写toString()方法 */
public String toString() {
return "my name is" + name + ",age is" + age;
}
}
/** 测试代码 */
Person p = new Person();// 创建Person对象
Class clazz = Person.class;// 获取Person对应的Class对象
// 获取Person类的name属性，使用getDeclaredField()方法获取各种访问级别的属性
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
// 设置通过反射访问该Field时取消权限检查
nameField.setAccessible(true);
// 使用set方法为p对象指定Field设置值
nameField.set(p, "andy");
//同理设置age属性
Field ageField=clazz.getDeclaredField("age");
ageField.setAccessible(true);
ageField.setInt(p,21);
//输出结果
System.out.println(p.toString());
4 访问类的方法
使用Method对象可以调用对象的方法。在Method类中包含一个invoke()方法，方法的定义如下：
Object invoke(Object obj,Object… args);
obj：执行该方法的对象
args：执行该方法时传入该方法的参数列表
示例代码
/** 计算器类 */
public class Calculator {
/** 加法 */
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
/** 减法 */
private int sub(int a, int b) {
return a - b;
}
}
/** 测试代码 */
// 获取Calculator对应的Class对象
Class clazz = Calculator.class;
// 创建Calculator对象
Calculator calculator = new Calculator();
// add方法调用
Method methodAdd = clazz.getMethod("add", int.class, int.class);
int result1 = (int) methodAdd.invoke(calculator, 10, 12);
System.out.println("10+12=" + result1);
// sub方法的调用
Method methodSub = clazz.getMethod("sub", int.class, int.class);// 报错如何处理？
int result2 = (int) methodSub.invoke(calculator, 13, 4);
System.out.println("13-4=" + result2);
注意：invoke()方法调用对应的方法时，java会检查权限。
解决方案：如果是调用private方法，是用setAccessible()方法设置允许调用。
// sub方法的调用
Method methodSub = clazz.getDeclaredMethod("sub", int.class, int.class);
methodSub.setAccessible(true);
int result2 = (int) methodSub.invoke(calculator, 13, 4);
System.out.println("13-4=" + result2);
5 Array类
在java.lang.reflect包下提供了一个Array类。
Java反射技术除了可以在运行时动态地决定要创建什么类型的对象，访问哪些成员变量，方法，还可以动态地创建各种不同类型，不同维度的数组。
动态创建数组的步骤如下：
1) 创建Class对象，通过class属性、forName(String)方法或者getClass()方法指定数组元素的类型。
2) 调用Array.newInstance(Class, length_of_array)动态创建数组。
操作动态数组常用方法
1) 访问动态数组元素的方法和通常有所不同，它的格式如下所示，注意该方法返回的是一个Object对象
Array.get(arrayObject, index)
2) 为动态数组元素赋值的方法也和通常的不同，它的格式如下所示， 注意最后的一个参数必须是Object类型
Array.set(arrayObject, index, object)
示例代码：
import java.lang.reflect.Array;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一个元素类型为String，长度为10的数组
Object arr = Array.newInstance(String.class, 10);
// 依次为数组中index为7、8的元素赋值
Array.set(arr, 7, "China");
Array.set(arr, 8, "German");
// 依次取出数组中index为7、8的元素的值
Object obj1 = Array.get(arr, 7);
Object obj2 = Array.get(arr, 8);
// 输出元素的值
System.out.println(obj1.toString() + " PK " + obj2.toString());
}
}
上机练习
需求说明
- 使用反射修改和查询Student类的姓名属性（public）和年龄属性(private)。
- 使用反射动态执行Student类输出信息的方法。
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