Java基础——反射机制学习(一)

题主刚学Java的时候就了解过Java反射,但是在实践开发中使用的并不是很多,所以也一直未深入了解过,最近在看一些公司内部框架的源码,发现了很多功能都是通过Java反射来实现的。 本篇文章主要介绍Java反射的基本知识,以供自己日后查阅。先介绍一下Java反射的定义

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;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。
Java反射的核心是JVM在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性,它在编译期不需要知道运行的对象是谁,Java反射实际操作对象是.class文件(字节码文件)

获得Class对象

1.通过Class类的forName静态方法,JDBC开发中常用此方法加载驱动

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Class<?> c1 = Class.forName("java.lang.Integer");

2.通过调用对象的getClass()方法

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Integer i1 = 1;
Class<?> c2 = i1.getClass();

3.直接获取类的class

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Class<?> c3 = Integer.class;

判断是否为某个类的实例

判断是否是某个类的实例一般用instanceof关键字,同时我们也可借助Class对象的isInstance()方法来判断,如下面的代码

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Object obj = "Java";
// 使用instanceof关键字
System.out.println(obj instanceof String);
// 使用isInstance方法
System.out.println(String.class.isInstance(obj));

isInstance()方法是一个native方法,它的方法签名如下:

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public native boolean isInstance(Object obj);

创建实例

通过Java反射创建对象有两种方法:
1.通过Class对象的newInstance方法来创建Class对象对应的实例

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Class<?> c = String.class;
Object s = c.newInstance();

2.先通过Class对象获取指定的Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance方法来创建对象的实例,通过这种方法可以指定构造器来构造对象。

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Class<?> cc = String.class;
Constructor constructor = cc.getConstructor(String.class);
Object ss = constructor.newInstance("Java");
System.out.println(ss);

获取类名及变量

直接调用Class对象的getName()即可获取类名(包含package)

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Class<?> c = String.class;
System.out.println(c.getName());

获取类的变量有下面两种方法
1.通过Class对象的getField方法获取类的所有变量,需要注意是getField()会获取该类及其父类的全部公有变量

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// Book是自定义的类
Class<?> c = Book.class;
Field[] fields = c.getFields();

2.如果还想获取对象的私有变量,可以通过getDeclaredFields()方法,该方法会返回该类的所有变量,不论访问权限

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// Book是自定义的类
Class<?> c = Book.class;
Field[] fields = c.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
// 获取访问权限
System.out.println(field.getModifiers());
// 获取变量类型及名称
System.out.println(field.getType() + " " + field.getName());
}

获取方法

获取某个Class对象的方法,主要有以下几种方法:
1.getDeclaredMethods方法返回类或接口声明的所有方法,包括公共、保护、默认访问和私有方法,但不包括继续的方法。

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public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException

2.getMethods,返回该类所有的公共的方法以及继续的类公用方法

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public Method[] getMethods() throws SecurityException

3.getMethod返回一个特定的方法,第一个参数为方法名称,后面的参数是方法参数对应的Class对象

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public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

获取Class对象的具体列子

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Class<?> cc = Book.class;
Method[] methods = cc.getMethods();
for (Method method : methods) {
//获取并输出方法的访问权限(Modifiers:修饰符)
int modifiers = method.getModifiers();
System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + " ");
//获取并输出方法的返回值类型
Class returnType = method.getReturnType();
System.out.print(returnType.getName() + " " + method.getName() + "( ");
//获取并输出方法的所有参数
Parameter[] parameters = method.getParameters();
for (Parameter parameter: parameters) {
System.out.print(parameter.getType().getName() + " " + parameter.getName() + ",");
}
//获取并输出方法抛出的异常
Class[] exceptionTypes = method.getExceptionTypes();
if (exceptionTypes.length == 0){
System.out.println(" )");
} else {
for (Class c : exceptionTypes) {
System.out.println(" ) throws " + c.getName());
}
}
}

获取构造器

通过getConstructor方法可以获取Class对象的构造器,具体的例子在上文创建实例中已经介绍过,在此不再赘述

调用方法

当我们从一个类获取到方法之后,可以用invoke()方法来调用这个方法。invoke方法的签名如下:

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public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
InvocationTargetException

invoke具体的例子:

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public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> c = Calculation.class;
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getMethod("add", int.class, int.class);
int res = (int) method.invoke(obj, 1, 2);
System.out.println(res);
}
}
class Calculation {
public int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}

获取注解

首先介绍一下注解,注解是Java5中的新特性,它是插入你代码中的一种注释或者说是一种元数据(meta data)。这些注解信息可以在编译期使用预编译工具进行处理,也可以在运行期使用Java反射机制进行处理。注解可以分为以下四种:

  • 类注解
  • 方法注解
  • 变量注解
  • 参数注解
    由于篇幅限制,在此只介绍获取类的注解,其它注解的获取可以参考:Java Reflection(八):注解
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    public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<?> c = Calculation.class;
    // 获取所有注解
    // Annotation[] annotations = c.getAnnotations();
    // 指定获取MyAnnotation注解
    Annotation annotation = c.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    if (annotation instanceof MyAnnotation) {
    MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
    System.out.println(myAnnotation.id());
    System.out.println(myAnnotation.desc());
    }
    }
    }

    @MyAnnotation(id ="1", desc = "calc")
    class Calculation {
    public int add(int x, int y) {
    return x + y;
    }
    }

    // 自定义注解
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.TYPE)
    public @interface MyAnnotation {
    public String id();
    public String desc();
    }

Java反射用途

上文都是介绍java反射的基本用法,在业务开发确实很少使用反射,但是优秀的框架必然会使用到反射来实现很多复杂的功能,比如Spring的IOC(控制反转),通过解析bean的xml文件,Spring在运行期根据xml配置,通过Java反射生成相应的bean,放入到Spring容器中。

Java反射的功能

  • 获取一个对象的类信息.
  • 获取一个类的访问修饰符、成员、方法、构造方法以及超类的信息.
  • 检获属于一个接口的常量和方法声明.
  • 创建一个直到程序运行期间才知道名字的类的实例.
  • 获取并设置一个对象的成员,甚至这个成员的名字是在程序运行期间才知道.
  • 检测一个在运行期间才知道名字的对象的方法

    参考资料

  • java.lang.reflect
  • Java 反射由浅入深 | 进阶必备
  • 深入解析Java反射(1) - 基础