Java的反射机制

 

  1. 首先:jdk内置的类编译器javac 将java的类文件编译成二进制字节码文件并以类名加.class命名新的文件。
  2. jdk中的类加载器classloader将编译后的class文件加载到内存中。
  3. 我们通过更改内存中的class文件更改类的方式叫做反射。


反射,当时经常听他们说,自己也看过一些资料,也可能在设计模式中使用过,但是感觉对它没有一个较深入的了解,这次重新学习了一下,感觉还行吧!


           一,先看一下反射的概念:

              主要是指程序可以访问,检测和修改它本身状态或行为的一种能力,并能根据自身行为的状态和结果,调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。

             反射是java中一种强大的工具,能够使我们很方便的创建灵活的代码,这些代码可以再运行时装配,无需在组件之间进行源代码链接。但是反射使用不当会成本很高!

             看概念很晕的,继续往下看。

 

      二,反射机制的作用:

              1,反编译:.class-->.java

              2,通过反射机制访问java对象的属性,方法,构造方法等;

             这样好像更容易理解一些,下边我们具体看怎么实现这些功能。


      三,在这里先看一下sun为我们提供了那些反射机制中的类:

java.lang.Class;                

java.lang.reflect.Constructor; java.lang.reflect.Field;        

java.lang.reflect.Method;

java.lang.reflect.Modifier;


            很多反射中的方法,属性等操作我们可以从这四个类中查询。还是哪句话要学着不断的查询API,那才是我们最好的老师。


         四,具体功能实现:

                1,反射机制获取类有三种方法,我们来获取Employee类型

[java]  view plain  copy
  1. //第一种方式:  
  2. Classc1 = Class.forName("Employee");  
  3. //第二种方式:  
  4. //java中每个类型都有class 属性.  
  5. Classc2 = Employee.class;  
  6.    
  7. //第三种方式:  
  8. //java语言中任何一个java对象都有getClass 方法  
  9. Employeee = new Employee();  
  10. Classc3 = e.getClass(); //c3是运行时类 (e的运行时类是Employee)  

 

    2,创建对象:获取类以后我们来创建它的对象,利用newInstance

[java]  view plain  copy
  1. Class c =Class.forName("Employee");  
  2.   
  3. //创建此Class 对象所表示的类的一个新实例  
  4. Objecto = c.newInstance(); //调用了Employee的无参数构造方法.  


    3,获取属性:分为所有的属性和指定的属性:

      a,先看获取所有的属性的写法:

[java]  view plain  copy
  1. //获取整个类  
  2.             Class c = Class.forName("java.lang.Integer");  
  3.               //获取所有的属性?  
  4.             Field[] fs = c.getDeclaredFields();  
  5.        
  6.                    //定义可变长的字符串,用来存储属性  
  7.             StringBuffer sb = new StringBuffer();  
  8.             //通过追加的方法,将每个属性拼接到此字符串中  
  9.             //最外边的public定义  
  10.             sb.append(Modifier.toString(c.getModifiers()) + " class " + c.getSimpleName() +"{\n");  
  11.             //里边的每一个属性  
  12.             for(Field field:fs){  
  13.                 sb.append("\t");//空格  
  14.                 sb.append(Modifier.toString(field.getModifiers())+" ");//获得属性的修饰符,例如public,static等等  
  15.                 sb.append(field.getType().getSimpleName() + " ");//属性的类型的名字  
  16.                 sb.append(field.getName()+";\n");//属性的名字+回车  
  17.             }  
  18.       
  19.             sb.append("}");  
  20.       
  21.             System.out.println(sb);  

       b,获取特定的属性,对比着传统的方法来学习:


[java]  view plain  copy
  1. public static void main(String[] args) throws Exception{  
  2.               
  3. <span style="white-space:pre;"> </span>//以前的方式:  
  4.     /* 
  5.     User u = new User(); 
  6.     u.age = 12; //set 
  7.     System.out.println(u.age); //get 
  8.     */  
  9.               
  10.     //获取类  
  11.     Class c = Class.forName("User");  
  12.     //获取id属性  
  13.     Field idF = c.getDeclaredField("id");  
  14.     //实例化这个类赋给o  
  15.     Object o = c.newInstance();  
  16.     //打破封装  
  17.     idF.setAccessible(true); //使用反射机制可以打破封装性,导致了java对象的属性不安全。  
  18.     //给o对象的id属性赋值"110"  
  19.     idF.set(o, "110"); //set  
  20.     //get  
  21.     System.out.println(idF.get(o));  
  22. }  

 4 ,获取方法,和构造方法,不再详细描述,只来看一下关键字:

方法关键字

含义

getDeclaredMethods()

获取所有的方法

getReturnType()

获得方法的放回类型

getParameterTypes()

获得方法的传入参数类型

getDeclaredMethod("方法名",参数类型.class,……)

获得特定的方法

 

 

构造方法关键字

含义

getDeclaredConstructors()

获取所有的构造方法

getDeclaredConstructor(参数类型.class,……)

获取特定的构造方法

 

 

父类和父接口

含义

getSuperclass()

获取某类的父类

getInterfaces()

获取某类实现的接口

  

         这样我们就可以获得类的各种内容,进行了反编译。对于JAVA这种先编译再运行的语言来说,反射机制可以使代码更加灵活,更加容易实现面向对象。

 


3反射机制的相关API

通过一个对象获得完整的包名和类名

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package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        TestReflect testReflect = new TestReflect();
        System.out.println(testReflect.getClass().getName());
        // 结果 net.xsoftlab.baike.TestReflect
    }
}


实例化Class类对象

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package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> class1 = null;
        Class<?> class2 = null;
        Class<?> class3 = null;
        // 一般采用这种形式
        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        class2 = new TestReflect().getClass();
        class3 = TestReflect.class;
        System.out.println("类名称   " + class1.getName());
        System.out.println("类名称   " + class2.getName());
        System.out.println("类名称   " + class3.getName());
    }
}


获取一个对象的父类与实现的接口

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package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 取得父类
        Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("clazz的父类为:" + parentClass.getName());
        // clazz的父类为: java.lang.Object
        // 获取所有的接口
        Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("clazz实现的接口有:");
        for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
            System.out.println((i + 1) + ":" + intes[i].getName());
        }
        // clazz实现的接口有:
        // 1:java.io.Serializable
    }
}

获取某个类中的全部构造函数 - 详见下例

通过反射机制实例化一个类的对象

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package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.User");
        // 第一种方法,实例化默认构造方法,调用set赋值
        User user = (User) class1.newInstance();
        user.setAge(20);
        user.setName("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=20, name=Rollen]
        // 第二种方法 取得全部的构造函数 使用构造函数赋值
        Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
        // 查看每个构造方法需要的参数
        for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
            Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
            System.out.print("cons[" + i + "] (");
            for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
                if (j == clazzs.length - 1)
                    System.out.print(clazzs[j].getName());
                else
                    System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
            }
            System.out.println(")");
        }
        // 结果
        // cons[0] (java.lang.String)
        // cons[1] (int,java.lang.String)
        // cons[2] ()
        user = (User) cons[0].newInstance("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=0, name=Rollen]
        user = (User) cons[1].newInstance(20, "Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=20, name=Rollen]
    }
}
class User {
    private int age;
    private String name;
    public User() {
        super();
    }
    public User(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }
    public User(int age, String name) {
        super();
        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;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}


获取某个类的全部属性

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package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        System.out.println("===============本类属性===============");
        // 取得本类的全部属性
        Field[] field = clazz.getDeclaredFields();
        for (int i = 0; i < field.length; i++) {
            // 权限修饰符
            int mo = field[i].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = field[i].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field[i].getName() + ";");
        }
         
        System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
        // 取得实现的接口或者父类的属性
        Field[] filed1 = clazz.getFields();
        for (int j = 0; j < filed1.length; j++) {
            // 权限修饰符
            int mo = filed1[j].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = filed1[j].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed1[j].getName() + ";");
        }
    }
}


获取某个类的全部方法

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package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Method method[] = clazz.getMethods();
        for (int i = 0; i < method.length; ++i) {
            Class<?> returnType = method[i].getReturnType();
            Class<?> para[] = method[i].getParameterTypes();
            int temp = method[i].getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(temp) + " ");
            System.out.print(returnType.getName() + "  ");
            System.out.print(method[i].getName() + " ");
            System.out.print("(");
            for (int j = 0; j < para.length; ++j) {
                System.out.print(para[j].getName() + " " + "arg" + j);
                if (j < para.length - 1) {
                    System.out.print(",");
                }
            }
            Class<?> exce[] = method[i].getExceptionTypes();
            if (exce.length > 0) {
                System.out.print(") throws ");
                for (int k = 0; k < exce.length; ++k) {
                    System.out.print(exce[k].getName() + " ");
                    if (k < exce.length - 1) {
                        System.out.print(",");
                    }
                }
            } else {
                System.out.print(")");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}


通过反射机制调用某个类的方法

Java |  复制
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 调用TestReflect类中的reflect1方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
        // 调用TestReflect的reflect2方法
        method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
        // age -> 20. name -> 张三
    }
    public void reflect1() {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
    }
    public void reflect2(int age, String name) {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}


通过反射机制操作某个类的属性

Java |  复制
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
    private String proprety = null;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Object obj = clazz.newInstance();
        // 可以直接对 private 的属性赋值
        Field field = clazz.getDeclaredField("proprety");
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj, "Java反射机制");
        System.out.println(field.get(obj));
    }
}


反射机制的动态代理

Java |  复制
// 获取类加载器的方法
TestReflect testReflect = new TestReflect();
        System.out.println("类加载器  " + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//定义项目接口
interface Subject {
    public String say(String name, int age);
}
// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {
    public String say(String name, int age) {
        return name + "  " + age;
    }
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object obj = null;
    public Object bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
    }
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object temp = method.invoke(this.obj, args);
        return temp;
    }
}
/**
 * 在java中有三种类类加载器。
 * 
 * 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jrelibext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。
 * 
 * 如果想要完成动态代理,首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类,已完成代理的具体操作。
 * 
 * @author xsoftlab.net
 * 
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
        String info = sub.say("Rollen", 20);
        System.out.println(info);
    }
}


4反射机制的应用实例

在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。

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package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list, "Java反射机制实例。");
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

通过反射取得并修改数组的信息

Java |  复制
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
        System.out.println("数组类型: " + demo.getName());
        System.out.println("数组长度  " + Array.getLength(temp));
        System.out.println("数组的第一个元素: " + Array.get(temp, 0));
        Array.set(temp, 0, 100);
        System.out.println("修改之后数组第一个元素为: " + Array.get(temp, 0));
    }
}

通过反射机制修改数组的大小

Java |  复制

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
        print(newTemp);
        String[] atr = { "a", "b", "c" };
        String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
        print(str1);
    }
    // 修改数组大小
    public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
        Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
        return newArr;
    }
    // 打印
    public static void print(Object obj) {
        Class<?> c = obj.getClass();
        if (!c.isArray()) {
            return;
        }
        System.out.println("数组长度为: " + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

将反射机制应用于工厂模式

Java |  复制
package net.xsoftlab.baike;
interface fruit {
    public abstract void eat();
}
class Apple implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Apple");
    }
}
class Orange implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Orange");
    }
}
class Factory {
    public static fruit getInstance(String ClassName) {
        fruit f = null;
        try {
            f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return f;
    }
}
/**
 * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候,就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候,会很麻烦。
 * Java 工厂模式可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 * 
 * 现在我们利用反射机制实现工厂模式,可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。
 * 
 * 但是有一点仍然很麻烦,就是需要知道完整的包名和类名,这里可以使用properties配置文件来完成。
 * 
 * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 * 
 * @author xsoftlab.net
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        fruit f = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple");
        if (f != null) {
            f.eat();
        }
    }
}



    综上为,JAVA反射的再次学习,灵活的运用它,能够使我们的代码更加灵活,但是它也有它的缺点,就是运用它会使我们的软件的性能降低,复杂度增加,所以还要我们慎重的使用它。

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