JavaSE（十）之反射
开始接触的时候可能大家都会很模糊到底什么是反射，大家都以为这个东西不重要，其实很重要的，几乎所有的框架都要用到反射，增加灵活度。到了后面几乎动不动就要用到反射。
首先我们先来认识一下对象
学生----->抽象----->Student
表示学生 Student = .......
那我们的反射中的Class呢？
类型----->抽象----->Class（反射的入口破）
java.lang.class 表示java中的类型
Class c = Student.Class
Class c = int.Class
Class c =int[].Class
一、反射(Reflection)的概述
1.1、定义
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。
即:在"运行时",通过反射机制可以动态获得到和该类型相关的各种信息。
java通常是先有类后有对象，有对象就可以调用方法或属性。反射其实是通过Class对象来调用类里面的方法。
通过反射可以调用私有方法和私有属性。大部分框架都是运用反射原理。
1.2、Class类型 java.lang.Class类
Class是对java中所有类型的抽象。即一个Class类型对象可以表示出java中任意一种类型。每种类型在加载到内存后,内存中都会生产一个与之对应的Class类型对象(有且只有一个),用来表示该类型。
每个类型都有且只有一个Class类型对象与之对应,通过这个Class类型对象就可以获得到该类型中的各种信息。Class类是Java反射的入口.。
1)表示基本类型
Class c = int.class;
System.out.println(c.isPrimitive());//true
System.out.println(c.getName());//int
注:其他基本类型的情况类似
2)表示类类型
注:s.getClass()方法返回的是变量s所指向对象的实现类型的Class对象。
Student s = new Student();
Class c1 = s.getClass();
Class c2 = Student.class;
System.out.println(c1 == c2);//true
//p指向的对象实际类型是Student
Person p = new Student();
Class c1 = p.getClass();//c1表示Student类型
Class c2 = Person.class;//c2表示Person类型
System.out.println(c1 == c2);//false
3)表示接口类型
Action a = new Student();
Class c1 = a.getClass();//c1表示Student类型
Class c2 = Action.class;//c2表示Action类型
System.out.println(c1 == c2);//false
System.out.println(c2.isInterface());//true
4)表示数组类型
int[] a = new int[4];
Class c1 = a.getClass();
Class c2 = int[].class;
System.out.println(c1 == c2);//true
System.out.println(c1.isArray());//true
Class c3 = c1.getComponentType();//c3表示该数组是使用什么类型声明出来的
System.out.println(c3.getName());//int
Student[] a = new Student[4];
Class c1 = a.getClass();
Class c2 = Student[].class;
System.out.println(c1 == c2);//true
System.out.println(c1.isArray());//true
Class c3 = c1.getComponentType();//c3表示该数组是使用什么类型声明出来的
System.out.println(c3.getName());//com.briup.test.Student
1.3、获取一个类类型的Class对象的三种方式
想要使用反射机制，就必须要先获取到该类的字节码文件对象(.class)，通过字节码文件对象，就能够通过该类中的方法获取到
我们想要的所有信息(方法，属性，类名，父类名，实现的所有接口等等)，每一个类对应着一个字节码文件也就对应着一个Class类型的对象，也就是字节码文件对象。
1）使用Class类中的forName方法获得
Class clazz1 = Class.forName("全限定类名"); //通过Class类中的静态方法forName，直接获取到一个类的字节码文件对象，此时该类还是源文件阶段，并没有变为字节码文件。
这种方法很灵活,只需一个String类型参数即可，而String类型的数据改变起来很容易，注意该方法是会抛出异常。
2）使用类名获得
Class clazz2 = Person.class; //当类被加载成.class文件时，此时Person类变成了.class，在获取该字节码文件对象，也就是获取自己， 该类处于字节码阶段。
3）使用对象调用getClass方法获得
Class clazz3 = p.getClass(); //通过类的实例获取该类的字节码文件对象，该类处于创建对象阶段。
getClass是Object中的final修饰的方法,每个对象都可以调用而且不能重写
注:以上三种方法获得的同一个对象(==比较),因为每个类型内存都有且只有一个Class类型对象。
1.4、反射机制中的常见类的含义
java.lang包下:
Class 类 对java中所有类型抽象而得来的
Package类 对java中所有包抽象而得来的
java.lang.reflect包下:
Modifier 类 对java中所有修饰符抽象而得来的
Field 类 对java中所有属性抽象而得来的
Method 类 对java中所有方法抽象而得来的
Constructor 类 对java中所有构造器抽象而得来的
Array 类 提供了对数组对象的动态访问
ParameterizedType接口 在反射中表示参数化类型
例如:List<String> Point<Long,Long>等这种带泛型的类型
二、反射机制获取类中的信息
2.1、使用Class类型对象获得类中的信息
1.获得该类所处的包的信息 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); System.out.println(c.getPackage().getName()); 2.获得该类的修饰符信息 //每个修饰符对应一个int值 //如果有多个修饰符则int值相加 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); System.out.println(c.getModifiers()); System.out.println(Modifier.PUBLIC); System.out.println(Modifier.FINAL); 3.获得该类的名字 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); System.out.println(c.getName()); 4.获得该类的父类的Class对象 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); //superclass表示其父类型的Class对象 Class superclass = c.getSuperclass(); System.out.println(superclass.getName()); 例如: Class c = Object.class; Class superclass = c.getSuperclass(); System.out.println(superclass.getName()); //运行报错,因为Object没有父类 例如: //判断c1是不是c2的子类型 //判断c3是不是c2的子类型 Class c1 = Student.class; Class c2 = Person.class; Class c3 = String.class System.out.println(c2.isAssignableFrom(c1));//true System.out.println(c2.isAssignableFrom(c3));//false 5.获得该类所实现的接口类型的Class对象 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Class[] interfaces = c.getInterfaces(); for(Class clazz:interfaces){ System.out.println(clazz.getName()); } 例如: //判断c1是不是c2的实现类 //判断c3是不是c2的实现类 Class c1 = Student.class; Class c2 = Action.class; Class c3 = String.class System.out.println(c2.isAssignableFrom(c1));//true System.out.println(c2.isAssignableFrom(c3));//false 6.获得该类中所有的属性 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Field[] declaredFields = c.getDeclaredFields(); for(Field f:declaredFields){ System.out.println(f.getModifiers()); System.out.println(f.getType().getName()); System.out.println(f.getName()); } 注: getDeclaredFields()方法返回类中声明的属性,包括私有的 getFields()方法只返回类中public修饰的属性,包括继承的 例如: //获得某个指定的属性(也包括私有属性) Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Field f = c.getDeclaredField("score"); System.out.println(f.getModifiers()); System.out.println(f.getType().getName()); System.out.println(f.getName()); 7.获得该类中所有的方法 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods(); for(Method m:declaredMethods){ System.out.println(m.getModifiers()); System.out.println(m.getReturnType().getName()); System.out.println(m.getName()); System.out.println(Arrays.toString(m.getParameterTypes())); System.out.println(Arrays.toString(m.getExceptionTypes())); } 注: getDeclaredMethods()方法返回类中声明的方法,包括私有的 getMethods()方法只返回类中public修饰的方法,包括继承的 例如: //获得某个指定的方法(也包括私有方法) Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Method m = c.getDeclaredMethod("print"); System.out.println(m.getModifiers()); System.out.println(m.getReturnType().getName()); System.out.println(m.getName()); System.out.println(Arrays.toString(m.getParameterTypes())); System.out.println(Arrays.toString(m.getExceptionTypes())); 8.获得该类中所有的构造器 Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Constructor[] declaredConstructors = c.getDeclaredConstructors(); for(Constructor con:declaredConstructors){ System.out.println(con.getModifiers()); System.out.println(con.getName()); System.out.println(Arrays.toString(con.getParameterTypes())); System.out.println(Arrays.toString(con.getExceptionTypes())); } 注: getDeclaredConstructors()方法返回类中所有构造器 getConstructors()方法只返回类中public修饰的构造器 例如: //获得某个指定的构造器(也包括私有构造器) Student s = new Student(); Class c = s.getClass(); Constructor con = c.getDeclaredConstructor(double.class); System.out.println(con.getModifiers()); System.out.println(con.getName()); System.out.println(Arrays.toString(con.getParameterTypes())); System.out.println(Arrays.toString(con.getExceptionTypes())); 9.获得父类型中的泛型的真实类型 因为泛型类的泛型参数在编译期会被擦除,所以我们不能再运行期间直接拿到该泛型的实际类型,但是可以通过子类的Class对象来获取父类的泛型类型。 例如: 不通过子类不能获得泛型实际类型 public class GenericTest<T,S>{ public T name; public S say(T t,S s){ return s; } } main: GenericTest<String,Integer> t = new GenericTest<String,Integer>(); Class c = t.getClass(); Field field = c.getDeclaredField("name"); System.out.println(field.getType()); System.out.println(field.getGenericType()); //输出结果: class java.lang.Object T System.out.println("-------------------------"); Method method = c.getMethod("say", Object.class,Object.class); System.out.println(method.getReturnType()); System.out.println(method.getGenericReturnType()); //输出结果: class java.lang.Object S System.out.println("-------------------------"); System.out.println(Arrays.toString(method.getParameterTypes())); System.out.println(Arrays.toString(method.getGenericParameterTypes())); //输出结果: [class java.lang.Object, class java.lang.Object] [T, S] 例如: 通过子类可以获得父类中泛型的实际类型 public class GenericTest<T,S>{ public T name; public S say(T t,S s){ return s; } } public class Sub entends GenericTest<String,Integer>{} main: Class c = Sub.class; //获得父类类型,包含泛型参数信息 Type superType = c.getGenericSuperclass(); //判断父类类型是不是属于ParameterizedType类型 //ParameterizedType表示带泛型的类型 if(superType instanceof ParameterizedType){ //强转,并调用方法获得泛型参数的实例类型 ParameterizedType pt = (ParameterizedType)superType; Type[] actualTypeArguments = pt.getActualTypeArguments(); //循环遍历,并强转为Class类型,因为Type接口中没有任何方法 for(Type t:actualTypeArguments){ Class clazz = (Class)t; System.out.println(clazz.getName()); } } 例如: 通过子类可以获得实现接口中泛型的实际类型 Class c = Sub.class; Type[] types = c.getGenericInterfaces(); for(Type t:types){ if(t instanceof ParameterizedType){ ParameterizedType pt = (ParameterizedType)t; Type[] actualTypeArguments = pt.getActualTypeArguments(); for(Type type:actualTypeArguments){ Class clazz = (Class)type; System.out.println(clazz.getName()); } } } 10.获得类中的注解 使用反射也可以获得类中的注解.(在之后的内容在来了解)
2.2、反射的常用操作
1 public class Student{ 2 private long id; 3 private String name; 4 5 private static int age; 6 7 get/set 8 9 public static void say(){ 10 System.out.println("say.."); 11 }
1）使用反射的方式调用构造器创建类的对象
默认方式:必须调用无参构造器
Class c = Student.class;
Student s = (Student)c.newInstance();
通用方式:获得构造器对象,并调用该构造器
注:getConstructor方法和newInstance方法的参数都是可变参数
例如:获得无参构造器并调用创建对象
Class c = Student.class;
Constructor constructor = c.getConstructor();
Student o = (Student)constructor.newInstance();
System.out.println(o);
例如:获得有参构造器并调用创建对象
Class c = Student.class;
Constructor constructor = c.getConstructor(long.class,String.class);
Student o = (Student)constructor.newInstance(1L,"tom");
System.out.println(o);
2）使用反射的方式访问对象中的属性
例如:
Student s = new Student();
Class c = s.getClass();
Field[] declaredFields = c.getDeclaredFields();
for(Field f:declaredFields){
//设置私有属性可以被访问
f.setAccessible(true);
//判断属性是否为static,静态属性的访问不需要对象
if(Modifier.isStatic(f.getModifiers())){
System.out.println(f.getName() +" = "+f.get(null));
}else{
System.out.println(f.getName() +" = "+f.get(s));
}
}
注:Field类中的get方法可以获得属性值,set方法可以给属性设置值。
3）使用反射的方式调用对象中的方法
例如:
Student s = new Student();
Class c = s.getClass();
Method m1 = c.getMethod("setName",String.class);
//m1表示Student中的setName方法
//调用对象s中的m1方法,并且传参"tom"
//s.setName("tom");
m1.invoke(s, "tom");
Method m2 = c.getMethod("getName");
String name = (String)m2.invoke(s);
System.out.println("name = "+name);
//调用静态方法 不需要对象
Method m3 = c.getMethod("say");
m3.invoke(null);
4）使用反射的方式动态操作数组
注:
Object[] o1 = new int[1];//编译报错
long[] o2 = new int[1];//编译报错
int[] o3 = new int[1];//编译通过
Object[] o1 = new 任意引用类型[1];//编译通过
例如:
//要求:传任意类型"数组",把数组长度扩大1倍并返回 //注意这里不能收Object[], //因为Object[] o = new Integer[4];编译通过 //但是Object[] o = new int[4]; 编译报错 //那么使用Object类中就可以接收任意类型的数组了 public static Object arrayCopy(Object obj){ //代码 } 实现: public static Object arrayCopy(Object obj){ Class c = obj.getClass(); Object newArray = null; if(c.isArray()){ int len = Array.getLength(obj); Class<?> type = c.getComponentType(); newArray = Array.newInstance(type, len*2); for(int i=0;i<len;i++){ Object value = Array.get(obj, i); Array.set(newArray, i, value); } } return newArray; }
三、Class的API详解
3.1、通过字节码对象创建实例对象
3.2、获取指定构造器方法
constructor 如果没有无参构造，只有有参构造如何创建实例呢？看下面
总结上面创建实例对象：Class类的newInstance()方法是使用该类无参的构造函数创建对象, 如果一个类没有无参的构造函数, 就不能这样创建了,可以调用Class类的getConstructor(String.class,int.class)方法
取一个指定的构造函数然后再调用Constructor类的newInstance("张三",20)方法创建对象
获取全部构造方法
3.3、获取成员变量并使用
Field对象
获取指定成员变量
Class.getField(String)方法可以获取类中的指定字段(可见的), 如果是私有的可以用getDeclaedField("name")方法获取,通过set(obj, "李四")方法可以设置指定对象上该字段的值,
如果是私有的需要先调用setAccessible(true)设置访问权限,用获取的指定的字段调用get(obj)可以获取指定对象中该字段的值
获取全部成员变量
3.4、获得方法并使用
Method
Class.getMethod(String, Class...) 和 Class.getDeclaredMethod(String, Class...)方法可以获取类中的指定方法,
如果为私有方法，则需要打开一个权限。setAccessible(true);
用invoke(Object, Object...)可以调用该方法，
跟上面同理，也能一次性获得所有的方法
3.5、获得该类的所有接口
Class[] getInterfaces()：确定此对象所表示的类或接口实现的接口
返回值：接口的字节码文件对象的数组
3.6、获取指定资源的输入流
InputStream getResourceAsStream(String name)
return：一个 InputStream 对象；如果找不到带有该名称的资源，则返回 null
参数：所需资源的名称，如果以"/"开始，则绝对资源名为"/"后面的一部分。
四、两个实例来全面了解反射
实例1：
package corejava.test; import java.lang.reflect.Array; import java.lang.reflect.Constructor; class A{ private int id; private String name="Tom"; private A(int a,String name){ id=a; } @Override public String toString() { return "A [id=" + id + ", name=" + name + "]"; } } public class Test1 { public static Object createObject(String classname) throws Exception { Class<?> name = Class.forName(classname); return createObject(name); } public static Object createObject(Class<?>c) throws Exception{ Object object=null; try { object=c.newInstance(); } catch (InstantiationException e) { // 如果此 Class 表示一个抽象类、接口、数组类、基本类型或 void； // 或者该类没有 null 构造方法； 或者由于其他某种原因导致实例化失败。 // 2、数组类、基本类型 能够创建对象 if(c.isArray()){ object=Array.newInstance(c.getComponentType(),5); } else if(c.isPrimitive()){ if(c == boolean.class){ object=false; }else if(c==void.class){ throw new Exception(c.getName()+"不能创建对象！"); }else { object=0; } }else { // 3、没有 null 构造方法 Constructor<?>[] constructors = c.getConstructors(); if(constructors.length==0) throw new Exception(c.getName()+"没有Public构造器！"); Class<?>[] parameterTypes = constructors[0].getParameterTypes(); Object[] parameters=new Object[parameterTypes.length]; for(int i=0;i<parameters.length;i++){ parameters[i]=createObject(parameterTypes[i]); } object=constructors[0].newInstance(parameters); } // 1、其他某种原因、void、抽象类、接口时抛出异常 if(object==null)throw new Exception(c.getName()+"不能创建对象！"); } return object; } public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println(createObject(A.class)); System.out.println("ssss"); // System.out.println(new String()); // System.out.println("ssss"); } }
实例2：
package corejava.test; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Modifier; import java.lang.reflect.Parameter; import java.nio.file.spi.FileSystemProvider; import static java.lang.System.out; final class B{ private int id; private String name="Tom"; private static String mm="Tom"; private B(int a,String name){ id=a; } @Override public String toString() { return "B [id=" + id + ", name=" + name + "]"; } public int f(String name,A a){ return id;} } public class Test2 { public static void printClass(Class<?> c) throws Exception{ //1、包名； out.println(c.getPackage()+";"); //2、修饰符 +class+类名{ out.println(Modifier.toString(c.getModifiers())+ " class "+c.getSimpleName()+" {"); //3、修饰符 +属性类型+属性名； for(Field f:c.getDeclaredFields()){ out.print("\t"+Modifier.toString(f.getModifiers())+ " "+f.getType().getSimpleName()+" "+f.getName()); f.setAccessible(true); if(Modifier.isStatic(f.getModifiers())) out.print(" = "+f.get(null)); out.println(";"); } //4、修饰符 +类名+( 参数类型+参数名字){ } for(Constructor<?> constructor:c.getDeclaredConstructors()){ out.print("\t"+Modifier.toString(constructor.getModifiers())+" "+ c.getSimpleName()+"("); Parameter[] ps = constructor.getParameters(); for(int i=0;i<ps.length;i++){ out.print(ps[i].getType().getSimpleName()+" " +ps[i].getName()); if(i<ps.length-1)out.print(","); } out.println("){}"); } out.println(); //5、修饰符 +返回类型+方法名++( 参数类型+参数名字){ } for(Method m:c.getDeclaredMethods()){ out.print("\t"+Modifier.toString(m.getModifiers())+" "+ m.getReturnType().getSimpleName()+" "+ m.getName()+"("); Parameter[] ps = m.getParameters(); for(int i=0;i<ps.length;i++){ out.print(ps[i].getType().getSimpleName()+" " +ps[i].getName()); if(i<ps.length-1)out.print(","); } out.println("){}"); out.println(); } //6、} out.println("}"); } public static void main(String[] args) throws Exception { printClass(Object.class); } }
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