JAVA反射机制

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。
JAVA反射（放射）机制：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。但是JAVA有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。
中文名 JAVA反射机制 外文名 JAVA Reflection 所属语言 JAVA 属 性动态语言
目录
1 功能
2 Class
3 取得途径
4 API
5 源码改动
6 更多信息
7 关于Java
功能编辑
Java反射机制主要提供了以下功能： 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。
有时候我们说某个语言具有很强的动态性，有时候我们会区分动态和静态的不同技术与作法。我们朗朗上口动态绑定（dynamic binding）、动态链接（dynamic linking）、动态加载（dynamic loading）等。然而“动态”一词其实没有绝对而普遍适用的严格定义，有时候甚至像面向对象当初被导入编程领域一样，一人一把号，各吹各的调。
一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。
尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。这种“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。
Java如何能够做出上述的动态特性呢？这是一个深远话题，本文对此只简单介绍一些概念。整个篇幅最主要还是介绍Reflection APIs，也就是让读者知道如何探索class的结构、如何对某个“运行时才获知名称的class”生成一份实体、为其fields设值、调用其methods。本文将谈到java.lang.Class，以及java.lang.reflect中的Method、Field、Constructor等等classes。
Class编辑
众所周知Java有个Object 类，是所有Java 类的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java 类中被改写的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class 对象。
Class 类十分特殊。它和一般类一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词void。当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class 对象。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class 对象的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），这样是行不通的！因为Class并没有public constructor。
Class是Reflection故事起源。针对任何您想探勘的类，唯有先为它产生一个Class 对象，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。这些APIs将在稍后的探险活动中一一亮相。
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public final class Class<T> implements Serializable,
java.lang.reflect.GenericDeclaration,
java.lang.reflect.Type,
java.lang.reflect.AnnotatedElement {
private Class() {}
public String toString() {
return ( isInterface() ? "interface " : (isPrimitive() ? "" : "class "))
+ getName();
}
上述为Class class片段。注意它的private Class() {}，意指不允许任何人经由编程方式产生Class object。是的，其object 只能由JVM 产生。
取得途径编辑
Java允许我们从多种管道为一个class生成对应的Class object。图2是一份整理。
Class object 诞生管道
示例：
1)运用getClass()
注：每个class 都有此函数
String str = "abc";
Class c1 = str.getClass();
2)运用Class.getSuperclass()
Button b = new Button();
Class c1 = b.getClass();
Class c2 = c1.getSuperclass();
3)运用static method------Class.forName()（最常被使用）
Class c1 = Class.forName ("java.lang.String");
Class c2 = Class.forName ("java.awt.Button");
Class c3 = Class.forName ("java.util.LinkedList$Entry");
Class c4 = Class.forName ("I");
Class c5 = Class.forName (".class");
4)运用primitive wrapper classes的TYPE 语法
Class c1 = Boolean.TYPE;
Class c2 = Byte.TYPE;
Class c3 = Character.TYPE;
Class c4 = Short.TYPE;
Class c5 = Integer.TYPE;
Class c6 = Long.TYPE;
Class c7 = Float.TYPE;
Class c8 = Double.TYPE;
Class c9 = Void.TYPE;
图2：Java 允许多种管道生成Class object。
Java classes 组成分析
首先容我以图3的java.util.LinkedList为例，将Java class的定义大卸八块，每一块分别对应图4所示的Reflection API。图5则是“获得class各区块信息”的程序示例及执行结果，它们都取自本文示例程序的对应片段。
packagejava.util; //(1)
import java.lang.*; //(2)
public class LinkedList<E> //(3)(4)(5)
extendsAbstractSequentialList<E> //(6)
implements List<E>, Queue<E>,
Cloneable, .Serializable //(7)
{
private static class Entry<E> { … }//(8)
public LinkedList() { … } //(9)
public LinkedList(Collection<? extends E> c) { … }
public E getFirst() { … } //(10)
public E getLast() { … }
private transient Entry<E> header = …; //(11)
private transient int size = 0;
}
图3：将一个Java class 大卸八块，每块相应于一个或一组Reflection APIs（图4）。
API编辑
图3的各个Java class成份，分别对应于图4的Reflection API，其中出现的Package、Method、Constructor、Field等等classes，都定义于java.lang.reflect。
Java class 内部模块（参见图3）
Java class 内部模块说明
相应之Reflection API，多半为Class methods。
返回值类型(return type)
(1) package
class隶属哪个package
getPackage()
Package
(2) import
class导入哪些classes
无直接对应之API。
解决办法见图5-2。
(3) modifier
class（或methods, fields）的属性
int getModifiers()
Modifier.toString(int)
Modifier.isInterface(int)
int
String
bool
(4) class name or interface name
class/interface
名称getName()
String
(5) type parameters
参数化类型的名称
getTypeParameters()
TypeVariable <Class>[]
(6) base class
base class（只可能一个）
getSuperClass()
Class
(7) implemented interfaces
实现有哪些interfaces
getInterfaces()
Class[]
(8) inner classes
内部classes
getDeclaredClasses()
Class[]
(8') outer class
如果我们观察的class 本身是inner classes，那么相对它就会有个outer class。
getDeclaringClass()
Class
(9) constructors
构造函数getDeclaredConstructors()不论 public 或private 或其它access level，皆可获得。另有功能近似之取得函数。
Constructor[]
(10) methods
操作函数getDeclaredMethods()
Method[]
(11) fields
字段（成员变量）
getDeclaredFields()
Field[]
图4：Java class大卸八块后（如图3），每一块所对应的Reflection API。本表并非
Reflection APIs 的全部。
Java Reflection API 运用示例
图5示范图4提过的每一个Reflection API，及其执行结果。程序中出现的tName()是个辅助函数，可将其第一自变量所代表的“Java class完整路径字符串”剥除路径部分，留下class名称，储存到第二自变量所代表的一个hashtable去并返回（如果第二自变量为null，就不储存而只是返回）。
#001 Class c = null;
#002 c = Class.forName(args[0]);
#003
#004 Package p;
#005 p = c.getPackage();
#006
#007 if (p != null)
#008 System.out.println("package "+p.getName()+";");
执行结果（例）：
package java.util;
图5-1：找出class 隶属的package。其中的c将继续沿用于以下各程序片段。
#001 ff = c.getDeclaredFields();
#002 for (int i = 0; i < ff.length; i++)
#003 x = tName(ff.getType().getName(), classRef);
#004
#005 cn = c.getDeclaredConstructors();
#006 for (int i = 0; i < cn.length; i++) {
#007 Class cx[] = cn.getParameterTypes();
#008 for (int j = 0; j < cx.length; j++)
#009 x = tName(cx[j].getName(), classRef);
#010 }
#011
#012 mm = c.getDeclaredMethods();
#013 for (int i = 0; i < mm.length; i++) {
#014 x = tName(mm.getReturnType().getName(), classRef);
#015 Class cx[] = mm.getParameterTypes();
#016 for (int j = 0; j < cx.length; j++)
#017 x = tName(cx[j].getName(), classRef);
#018 }
#019 classRef.remove(c.getName()); //不必记录自己（不需import 自己）
执行结果（例）：
importjava.util.ListIterator;
import java.lang.Object;
importjava.util.LinkedList$Entry;
importjava.util.Collection;
import ObjectOutputStream;
import .ObjectInputStream;
图5-2：找出导入的classes，动作细节详见内文说明。
#001 int mod = c.getModifiers();
#002 System.out.print(Modifier.toString(mod)); //整个modifier
#003
#004 if (Modifier.isInterface(mod))
#005 System.out.print(" "); //关键词 "interface" 已含于modifier
#006 else
#007 System.out.print(" class "); //关键词 "class"
#008 System.out.print(tName(c.getName(), null)); //class 名称
执行结果（例）：
public class LinkedList
图5-3：找出class或interface 的名称，及其属性（modifiers）。
#001 TypeVariable<Class>[] tv;
#002 tv = c.getTypeParameters(); //warning: unchecked conversion
#003 for (int i = 0; i < tv.length; i++) {
#004 x = tName(tv.getName(), null); //例如 E,K,V...
#005 if (i == 0) //第一个
#006 System.out.print("<" + x);

 

 本文选自南京楼凤