Java反射机制
能够分析类能力的程序称为反射。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。反射机制可以用来：
- 在运行时分析类的能力
- 在运行时查看对象
- 实现通用的数组操作代码
- 利用Method对象
- 生成动态代理
Class类
程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。这个信息跟踪着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。可以通过专门的Java类访问这些信息，保存这些信息的类被称为Class。
那么在Java中哪些类型可以有Class对象呢？
- class：外部类、成员（成员内部类、静态内部类）、局部内部类、匿名内部类
- interface：接口
- []：数组
- enum：枚举
- annotation：注解@interface
- primitive type：基本数据类型
- void
获取Class对象引用的三种方式
（1）Class.forName(类的全限定名)
（2）实例对象调用getClass方法
（3）类名.class
一个Class对象就表示的是一个类型，而这个类型未必一定是一种类。例如基本数据类型int、short等不是一个类，但是int.class是一个Class类型的对象。没创建一个新的类，就会产生一个新的Class对象。
虚拟机为每个类型管理一个Class对象，因此，可以利用“==”运算符实现两个Class对象比较的操作。如：
e.getClass() == Employee.class
有一个很有用的方法newInstance()（该方法属于Class类），可以用来动态地创建一个类的实例。
e.getClass().newInstance()
创建了一个与e具有相同类型的实例。newInstance方法调用默认的构造器（无参构造器）初始化新创建的对象，如果这个类没有无参构造器，就会抛出异常。所以，如果想要通过反射获取某个类的Class对象的引用，然后通过Class对象调用newInstance方法创建这个类的实例，那么前提条件是这个类必须含有无参构造器（显式地写出来）。
使用Class.forName方法时，要进行异常的捕获处理，防止找不到指定的参数类。
实际上，我们创建的每一个类也都是对象，即类本身是java.lang.Class类的实例对象。这个实例对象称之为类对象，也就是Class对象。
检查类的结构
在java.lang.reflect包中有三个类Field、Method和Constructor分别用来描述类的域、方法和构造器。
Class类中的getFields、getMethods、getConstructors方法分别返回类提供的public域、方法以及构造器数组，如果此类继承于某个超类，同时也包括超类的public部分（公有成员）。
Class类中的getDeclareFields、getDeclareMethods、geDeclaretConstructors方法将返回类中声明的全部域、方法以及构造器数组，其中包括私有和受保护成员，但是不包括超类的成员。
其中以上三个类都有一个getModifiers方法，该方法用于返回一个整型数值，用于描述当前的当前的数据域、方法或者构造器的修饰符，单单调用这个方法并不能清楚的知晓当前的数据域、方法或者构造器的修饰符是什么样的，需要将getModifiers方法的返回值与java.lang.reflect包中Modifier类的静态方法toString结合起来使用，便可获取到修饰符是什么样的。
当然Modifier类中也有isPublic、isPrivate这样的静态方法，可以用于判断方法或者构造器或者数据域是否是public、private或者final。
我们首先可以查看一下Modifier类的这些方法的源码，该方法会将getModifiers方法返回的整型数值与方法中的静态常量做位运算，然后返回布尔值，确定是不是对应类型的修饰符。
public static boolean isPublic(int mod) {
return (mod & PUBLIC) != 0;
}
public static boolean isPrivate(int mod) {
return (mod & PRIVATE) != 0;
}
public static boolean isProtected(int mod) {
return (mod & PROTECTED) != 0;
}
public static boolean isStatic(int mod) {
return (mod & STATIC) != 0;
}
其中PUBLIC、PRIVATE等都是静态常量，其值都是十六进制的，如下图所示：
Modifier类的静态方法toString的源码如下，也是通过位运算返回对应位置的修饰符名称：
public static String toString(int mod) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int len;
if ((mod & PUBLIC) != 0) sb.append("public ");
if ((mod & PROTECTED) != 0) sb.append("protected ");
if ((mod & PRIVATE) != 0) sb.append("private ");
/* Canonical order */
if ((mod & ABSTRACT) != 0) sb.append("abstract ");
if ((mod & STATIC) != 0) sb.append("static ");
if ((mod & FINAL) != 0) sb.append("final ");
if ((mod & TRANSIENT) != 0) sb.append("transient ");
if ((mod & VOLATILE) != 0) sb.append("volatile ");
if ((mod & SYNCHRONIZED) != 0) sb.append("synchronized ");
if ((mod & NATIVE) != 0) sb.append("native ");
if ((mod & STRICT) != 0) sb.append("strictfp ");
if ((mod & INTERFACE) != 0) sb.append("interface ");
if ((len = sb.length()) > 0) /* trim trailing space */
return sb.toString().substring(0, len-1);
return "";
}
实际案例：
1、先创建一个User类，用于反射
package com.test2;
public class Users {
private int id;
private String name;
private float amount;
public Users(int id, String name, float amount) {
this.id = id;
this.name = name;
this.amount = amount;
}
private Users(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Users{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
", amount=" + amount +
'}';
}
public Users() {
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public float getAmount() {
return amount;
}
public void setAmount(float amount) {
this.amount = amount;
}
public void printFlag(){
System.out.println(this.name + "正在使用反射！");
}
public static void print(){
System.out.println("lalalala");
}
}
2、开始反射测试
Class类的主要方法：
- getName()：获得类的完整名字。
- getFields()：获得类及其超类的public类型的属性。
- getDeclaredFields()：获得当前类的所有属性。
- getDeclaredField(String name)：返回类中指定名称的域
- getField(String name)：返回指定名称的公有域
- getMethods()：获得类即超类的public类型的方法。
- getDeclaredMethods()：获得当前类的所有方法。
- getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes参数指定方法的参数类型的Class对象。
- getConstrutors()：获得类及其超类的public类型的构造方法。
- getDeclaredConstructors() ：获得当前类的所有构造器。
- getConstrutor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes参数指定构造方法的参数类型的Class对象。
- newInstance()：通过类的不带参数的构造方法（无参构造器）创建这个类的一个对象，类的Class对象调用。
- forName(String className)：返回参数类名指定的Class对象
Constructor类的主要方法：
- int getModifiers() ：获得构造器类的修饰符（用int表示）
- String Modifier.toString(int mod) ：以字符串输出修饰符
- Class[] Constructor.getParameterTypes()：获得构造器对象的所有参数组成的每个参数对应的Class对象数组
- getName()：返回一个用于描述构造器的字符串
- Class getDeclaringClass()：如果调用该方法的类或接口是另一个类的成员，则此方法返回该类的声明类的Class对象。否则，此方法返回null。
Method类的主要方法：
- int getModifiers()：获得方法类的修饰符（用int表示）
- String Modifier.toString(int mod)：以字符串输出修饰符
- Class[] Method.getParameterTypes()：获得方法类的参数Class类数组
- Class<?> getReturnType()：返回当前方法对象的返回值类型的Class对象
- getName()：返回一个用于描述方法的字符串
- Class getDeclaringClass()：如果调用该方法的类或接口是另一个类的成员，则此方法返回该类的声明类的Class对象。否则，此方法返回null。
- Object invoke(Object obj, Object... args)：调用利用反射获取得到的方法。第一个参数是要操作的对象；第二个参数是要调用的方法时应传入的实参。如果要调用的是一个静态方法，那么第一个参数可以写为null；如果方法没有参数，第二个参数也可以设置为null。
Field类的主要方法：
- int getModifiers()：获得域类的修饰符（用int表示）
- String Modifier.toString(int mod)：以字符串输出修饰符
- getName()：返回一个用于描述数据域的字符串
- Class getDeclaringClass()：如果调用该方法的类或接口是另一个类的成员，则此方法返回该类的声明类的Class对象。否则，此方法返回null
- Object get(Object obj)()：返回obj对象中用调用这个方法的Field表示的域值
- void set(Object obj,Object newValue)：用一个新值设置Obj对象中的Field对象表示的域
AccessibleObject类的方法：
该类是Field、Method、Constructor类的公共超类。反射机制的默认行为受限于Java的访问控制，如果一个Java程序没有收到安全管理器的控制，就可以覆盖访问控制。AccessibleObject中的setAccessible方法就可以达到这个目的：
public void setAccessible(boolean flag)
该方法用于为反射对象设置可访问标志，flag为true表示屏蔽Java语言的访问检查使得对象的私有属性和方法也可以被查询和设置。
（1）利用反射获取数据域
package com.test2;
import java.lang.reflect.*;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) {
try {
Class clazz = Class.forName("com.test2.Users");
//getFields返回的是参数类提供的公有域
System.out.println("公有域的数量："+clazz.getFields().length);
//getDeclaredFields返回类中声明的全部域
System.out.println("全部域的数量：" + clazz.getDeclaredFields().length);
System.out.println("利用反射获取分析类的字段：.....");
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
//获取当前这个数据域对象的名称，对应参数类中的成员属性名
System.out.println("field.getName() = "+field.getName());
//获取当前这个数据域对象所属类型的Class对象
System.out.println("field.getType() = "+field.getType());
int modifiers = field.getModifiers();
System.out.println("field.getModifiers() = "+modifiers);
System.out.println("当前字段的修饰符 = "+Modifier.toString(modifiers));
System.out.println("************************************************");
}
// 通过反射给User类的私有域设置值
Users userss = new Users();
Field name = clazz.getDeclaredField("name");
// 设置可以访问类的私有域
name.setAccessible(true);
// 为私有域设置值，set方法的第一个参数就是一个实例对象，即反射操作的类的对象；第二个参数是要给这个私有域设置的值
name.set(userss,"fym");
System.out.println("反射为私有域赋值成功：" + name.get(userss));
userss.setAmount(102);
Field amount = clazz.getDeclaredField("amount");
amount.setAccessible(true);
Float o = (Float) amount.get(userss);
float aFloat = amount.getFloat(userss);
System.out.println(o);
System.out.println(aFloat);
} catch (ClassNotFoundException | NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果：
（2）利用反射获取构造器
System.out.println("利用反射获取分析类的构造器：.....");
System.out.println("公有构造器（包括父类的公有构造器）的数量 = "+ clazz.getConstructors().length);
System.out.println("当前类的全部构造器的数量（无父类的构造器） = " + clazz.getDeclaredConstructors().length);
Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor declaredConstructor : declaredConstructors) {
System.out.println("构造器：" + declaredConstructor);
Class[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
for (Class parameterType : parameterTypes) {
System.out.println("构造器的参数类型：" + parameterType);
}
int modifiers = declaredConstructor.getModifiers();
System.out.println("构造器的修饰符" + Modifier.toString(modifiers));
System.out.println("************************************************");
}
// 获取一个私有的构造器对象，并用这个私有的构造器对象创建一个该类的实例
Constructor privateCon = clazz.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
System.out.println("获得的私有构造器对象为：" + privateCon);
// 因为当前的构造器是私有的，所以不能直接访问，此处将这个私有的方法设置为可访问的
// 反射机制的默认行为受限于Java的访问控制
privateCon.setAccessible(true);
// 根据这个私有的构造器对象创建一个类的对象
Object user = privateCon.newInstance(1, "fym");
System.out.println("通过反射获取的私有构造器对象创建的对象为：" + user);
输出结果为：
（3）利用反射获取方法
//反射操作方法
System.out.println("利用反射获取分析类的方法：.....");
System.out.println("利用反射得到的公有方法数量（包括超类）：" + clazz.getMethods().length);
System.out.println("利用反射得到的当前类的所有的方法数量" + clazz.getDeclaredMethods().length);
Method[] methods = clazz.getMethods();
System.out.println("利用反射得到的所有公有方法（包括超类）：");
for (Method method : methods) {
System.out.println("方法：" + method);
System.out.println("方法名：" + method.getName());
System.out.println("方法的参数类型：");
for (Class<?> parameterType : method.getParameterTypes()) {
System.out.println(parameterType);
}
System.out.println("方法的返回值类型：" + method.getReturnType());
System.out.println("方法的修饰符为：" + Modifier.toString(method.getModifiers()));
System.out.println("************************************************");
}
System.out.println("利用反射得到的当前类的所有方法：");
Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
System.out.println("方法：" + declaredMethod);
System.out.println("方法名：" + declaredMethod.getName());
System.out.println("方法的参数类型：");
for (Class<?> parameterType : declaredMethod.getParameterTypes()) {
System.out.println(parameterType);
}
System.out.println("方法的返回值类型：" + declaredMethod.getReturnType());
System.out.println("方法的修饰符为：" + Modifier.toString(declaredMethod.getModifiers()));
System.out.println("************************************************");
}
// 调用利用反射获取得到的方法
// getDeclaredMethod方法第一个参数是方法名，第二个参数是方法的参数类型对应的Class对象
Method setName = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
// 调用获取的方法
setName.invoke(userss,"pyx");
System.out.println("成功调用利用反射获取的参数类中的方法，操作的结果为：" + userss.getName());
// 调用利用反射获取的静态方法
// 如果方法没有参数，写null即可
Method print = clazz.getDeclaredMethod("print", null);
// 第一个参数，对象类型；第二个参数是参数类型
print.invoke(userss,null);
// 因为方法是static静态的，所以为null可以
print.invoke(null,null);
输出结果为：
利用反射获取分析类的方法：.....
利用反射得到的公有方法数量（包括超类）：17
利用反射得到的当前类的所有的方法数量9
利用反射得到的所有公有方法（包括超类）：
方法：public java.lang.String com.test2.Users.toString()
方法名：toString
方法的参数类型：
方法的返回值类型：class java.lang.String
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public java.lang.String com.test2.Users.getName()
方法名：getName
方法的参数类型：
方法的返回值类型：class java.lang.String
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public int com.test2.Users.getId()
方法名：getId
方法的参数类型：
方法的返回值类型：int
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setName(java.lang.String)
方法名：setName
方法的参数类型：
class java.lang.String
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public static void com.test2.Users.print()
方法名：print
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public static
************************************************
方法：public void com.test2.Users.printFlag()
方法名：printFlag
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setAmount(float)
方法名：setAmount
方法的参数类型：
float
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setId(int)
方法名：setId
方法的参数类型：
int
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public float com.test2.Users.getAmount()
方法名：getAmount
方法的参数类型：
方法的返回值类型：float
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
方法名：wait
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public final
************************************************
方法：public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
方法名：wait
方法的参数类型：
long
int
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public final
************************************************
方法：public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
方法名：wait
方法的参数类型：
long
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public final native
************************************************
方法：public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
方法名：equals
方法的参数类型：
class java.lang.Object
方法的返回值类型：boolean
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public native int java.lang.Object.hashCode()
方法名：hashCode
方法的参数类型：
方法的返回值类型：int
方法的修饰符为：public native
************************************************
方法：public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
方法名：getClass
方法的参数类型：
方法的返回值类型：class java.lang.Class
方法的修饰符为：public final native
************************************************
方法：public final native void java.lang.Object.notify()
方法名：notify
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public final native
************************************************
方法：public final native void java.lang.Object.notifyAll()
方法名：notifyAll
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public final native
************************************************
利用反射得到的当前类的所有方法：
方法：public java.lang.String com.test2.Users.toString()
方法名：toString
方法的参数类型：
方法的返回值类型：class java.lang.String
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public java.lang.String com.test2.Users.getName()
方法名：getName
方法的参数类型：
方法的返回值类型：class java.lang.String
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public int com.test2.Users.getId()
方法名：getId
方法的参数类型：
方法的返回值类型：int
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setName(java.lang.String)
方法名：setName
方法的参数类型：
class java.lang.String
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public static void com.test2.Users.print()
方法名：print
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public static
************************************************
方法：public void com.test2.Users.printFlag()
方法名：printFlag
方法的参数类型：
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setAmount(float)
方法名：setAmount
方法的参数类型：
float
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public void com.test2.Users.setId(int)
方法名：setId
方法的参数类型：
int
方法的返回值类型：void
方法的修饰符为：public
************************************************
方法：public float com.test2.Users.getAmount()
方法名：getAmount
方法的参数类型：
方法的返回值类型：float
方法的修饰符为：public
************************************************
成功调用利用反射获取的参数类中的方法，操作的结果为：pyx
lalalala
lalalala
可以看出，getMethods方法获取的是当前类以及这个类的超类的所有的公有方法；getDeclaredMethods方法获取的是当前类的所有方法，包括私有的和受保护的。
