Java反射示例教程

Java Reflection提供了检查和修改应用程序的运行时行为的功能。Java中的反射是核心java的一个先进主题。使用java反射，我们可以在运行时检查类，接口，枚举，获取它们的结构，方法和字段信息，即使在编译时无法访问类。我们还可以使用反射来实例化对象，调用它的方法，更改字段值。

 

1. Java中的反射

Java中的反思是一个非常强大的概念，它在普通编程中几乎没有用，但它是大多数Java，J2EE框架的支柱。一些使用java反射的框架是：

1. JUnit - 使用反射来解析@Test注释以获取测试方法，然后调用它。
2. Spring - 依赖注入，在Spring Dependency Injection中阅读更多内容
3. Tomcat Web容器通过解析其web.xml文件并请求URI来将请求转发到正确的模块。
4. Eclipse自动完成方法名称
5. 支柱
6. 过冬

列表是无穷无尽的，它们都使用java反射，因为所有这些框架都不知道和访问用户定义的类，接口，它们的方法等。

我们不应该在正常编程中使用反射，因为以下缺点我们已经可以访问类和接口。

• 性能不佳 - 由于java反射动态解析类型，因此涉及扫描类路径以查找要加载的类的处理，从而导致性能降低。
• 安全限制 - Reflection需要运行时权限，这些权限可能不适用于在安全管理器下运行的系统。由于安全管理器，这可能导致应用程序在运行时失败。
• 安全问题 - 使用反射，我们可以访问我们不应该访问的部分代码，例如，我们可以访问类的私有字段并更改它的值。这可能是严重的安全威胁，并导致您的应用程序出现异常行为。
• 高维护 - 反射代码很难理解和调试，在编译时也无法找到代码的任何问题，因为这些类可能不可用，使其不太灵活且难以维护。

2.类的Java反射

在java中，每个对象都是基本类型或引用。所有类，枚举，数组都是引用类型并继承自java.lang.Object。原始类型是 - 布尔值，字节，短，int，long，char，float和double。

java.lang.Class是所有反射操作的入口点。对于每种类型的对象，JVM都实例化一个不可变实例，java.lang.Class该实例提供了检查对象的运行时属性并创建新对象，调用其方法以及获取/设置对象字段的方法。

在本节中，我们将研究Class的重要方法，为方便起见，我正在创建一些具有继承层次结构的类和接口。

package com.journaldev.reflection;

public interface BaseInterface {
    
    public int interfaceInt=0;
    
    void method1();
    
    int method2(String str);
}
 

package com.journaldev.reflection;

public class BaseClass {

    public int baseInt;
    
    private static void method3(){
        System.out.println("Method3");
    }
    
    public int method4(){
        System.out.println("Method4");
        return 0;
    }
    
    public static int method5(){
        System.out.println("Method5");
        return 0;
    }
    
    void method6(){
        System.out.println("Method6");
    }
    
    // inner public class
    public class BaseClassInnerClass{}
        
    //member public enum
    public enum BaseClassMemberEnum{}
}
 

 

 

package com.journaldev.reflection;

@Deprecated
public class ConcreteClass extends BaseClass implements BaseInterface {

    public int publicInt;
    private String privateString="private string";
    protected boolean protectedBoolean;
    Object defaultObject;
    
    public ConcreteClass(int i){
        this.publicInt=i;
    }

    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("Method1 impl.");
    }

    @Override
    public int method2(String str) {
        System.out.println("Method2 impl.");
        return 0;
    }
    
    @Override
    public int method4(){
        System.out.println("Method4 overriden.");
        return 0;
    }
    
    public int method5(int i){
        System.out.println("Method4 overriden.");
        return 0;
    }
    
    // inner classes
    public class ConcreteClassPublicClass{}
    private class ConcreteClassPrivateClass{}
    protected class ConcreteClassProtectedClass{}
    class ConcreteClassDefaultClass{}
    
    //member enum
    enum ConcreteClassDefaultEnum{}
    public enum ConcreteClassPublicEnum{}
    
    //member interface
    public interface ConcreteClassPublicInterface{}

}
 

让我们看一下类的一些重要的反思方法。

获取类对象

我们可以使用三种方法获取对象的类 - 通过静态变量class，使用getClass()对象和方法java.lang.Class.forName(String fullyClassifiedClassName)。对于原始类型和数组，我们可以使用静态变量class。包装类提供另一个静态变量TYPE来获取类。

 

// Get Class using reflection
Class concreteClass = ConcreteClass.class;
concreteClass = new ConcreteClass(5).getClass();
try {
    // below method is used most of the times in frameworks like JUnit
    //Spring dependency injection, Tomcat web container
    //Eclipse auto completion of method names, hibernate, Struts2 etc.
    //because ConcreteClass is not available at compile time
    concreteClass = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}
System.out.println(concreteClass.getCanonicalName()); // prints com.journaldev.reflection.ConcreteClass

//for primitive types, wrapper classes and arrays
Class booleanClass = boolean.class;
System.out.println(booleanClass.getCanonicalName()); // prints boolean

Class cDouble = Double.TYPE;
System.out.println(cDouble.getCanonicalName()); // prints double

Class cDoubleArray = Class.forName("[D");
System.out.println(cDoubleArray.getCanonicalName()); //prints double[]

Class twoDStringArray = String[][].class;
System.out.println(twoDStringArray.getCanonicalName()); // prints java.lang.String[][]
 

 getCanonicalName()返回基础类的规范名称。请注意，java.lang.Class使用Generics，它帮助框架确保检索的Class是框架Base Class的子类。查看Java Generics Tutorial以了解泛型及其通配符。

获得超类

Class对象上的getSuperclass（）方法返回类的超类。如果此Class表示Object类，接口，基本类型或void，则返回null。如果此对象表示数组类，则返回表示Object类的Class对象。

 
Class superClass = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getSuperclass();
System.out.println(superClass); // prints "class com.journaldev.reflection.BaseClass"
System.out.println(Object.class.getSuperclass()); // prints "null"
System.out.println(String[][].class.getSuperclass());// prints "class java.lang.Object"
 

 

获取公共成员类

getClasses()object的类表示形式的方法返回一个数组，该数组包含Class对象，这些对象表示作为此Class对象所表示的类的成员的所有公共类，接口和枚举。这包括从超类继承的公共类和接口成员，以及由类声明的公共类和接口成员。如果此Class对象没有公共成员类或接口，或者此Class对象表示基本类型，数组类或void，则此方法返回长度为0的数组。

 
Class[] classes = concreteClass.getClasses();
//[class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicClass, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicEnum, 
//interface com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicInterface,
//class com.journaldev.reflection.BaseClass$BaseClassInnerClass, 
//class com.journaldev.reflection.BaseClass$BaseClassMemberEnum]
System.out.println(Arrays.toString(classes));

获取声明的类

getDeclaredClasses()method返回Class对象的数组，这些对象反映声明为此Class对象所表示的类的成员的所有类和接口。返回的数组不包括在继承的类和接口中声明的类。

 
//getting all of the classes, interfaces, and enums that are explicitly declared in ConcreteClass
Class[] explicitClasses = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getDeclaredClasses();
//prints [class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassDefaultClass, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassDefaultEnum, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPrivateClass, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassProtectedClass, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicClass, 
//class com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicEnum, 
//interface com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassPublicInterface]
System.out.println(Arrays.toString(explicitClasses));

获取声明类

getDeclaringClass() method返回表示声明它的类的Class对象。

Class innerClass = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass$ConcreteClassDefaultClass");
//prints com.journaldev.reflection.ConcreteClass
System.out.println(innerClass.getDeclaringClass().getCanonicalName());
System.out.println(innerClass.getEnclosingClass().getCanonicalName());

getPackage()method返回此类的包。此类的类加载器用于查找包。我们可以调用getName()Package的方法来获取包的名称。 

//prints "com.journaldev.reflection"
System.out.println(Class.forName("com.journaldev.reflection.BaseInterface").getPackage().getName());

获得类修饰符

getModifiers()方法返回类修饰符的int表示，我们可以使用java.lang.reflect.Modifier.toString()方法以源代码中使用的字符串格式获取它。

 

 
System.out.println(Modifier.toString(concreteClass.getModifiers())); //prints "public"
//prints "public abstract interface"
System.out.println(Modifier.toString(Class.forName("com.journaldev.reflection.BaseInterface").getModifiers())); 

获取类型参数

getTypeParameters()如果存在与该类关联的任何Type参数，则返回TypeVariable数组。类型参数的返回顺序与声明的顺序相同。

 

 
//Get Type parameters (generics)
TypeVariable[] typeParameters = Class.forName("java.util.HashMap").getTypeParameters();
for(TypeVariable t : typeParameters)
System.out.print(t.getName()+",");

 

获得已实现的接口

getGenericInterfaces()method返回由类实现的接口数组和泛型类型信息。我们还可以使用getInterfaces()获取所有已实现接口的类表示。

 

 
Type[] interfaces = Class.forName("java.util.HashMap").getGenericInterfaces();
//prints "[java.util.Map, interface java.lang.Cloneable, interface java.io.Serializable]"
System.out.println(Arrays.toString(interfaces));
//prints "[interface java.util.Map, interface java.lang.Cloneable, interface java.io.Serializable]"
System.out.println(Arrays.toString(Class.forName("java.util.HashMap").getInterfaces()));        

获取所有公共构造函数

getConstructors() 方法返回对象的类引用的公共构造函数列表。

 

 
//Get All public constructors
Constructor[] publicConstructors = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getConstructors();
//prints public constructors of ConcreteClass
System.out.println(Arrays.toString(publicConstructors));

获取所有注释

getAnnotations()方法返回元素的所有注释，我们也可以将它与类，字段和方法一起使用。请注意，只有带反射的注释可以使用RUNTIME的保留策略，请查看Java Annotations Tutorial。
我们将在后面的章节中详细介绍这一点。

 

 
java.lang.annotation.Annotation[] annotations = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getAnnotations();
//prints [@java.lang.Deprecated()]
System.out.println(Arrays.toString(annotations));

 

 

 3.字段的Java反射

Reflection API提供了几种方法来分析类字段并在运行时修改它们的值，在本节中我们将研究一些常用的方法反射函数。

 

获得公共领域

在上一节中，我们了解了如何获取类的所有公共字段的列表。Reflection API还提供了通过getField()方法获取类的特定公共字段的方法。此方法在指定的类引用中查找字段，然后在超级接口中查找，然后在超类中查找。

 
Field field = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getField("interfaceInt");
 

上面的调用将返回由ConcreteClass实现的BaseInterface字段。如果没有找到任何字段，则抛出NoSuchFieldException。

字段声明类

我们可以使用getDeclaringClass()field对象来获取声明该字段的类。

 

 
try {
    Field field = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getField("interfaceInt");
    Class fieldClass = field.getDeclaringClass();
    System.out.println(fieldClass.getCanonicalName()); //prints com.journaldev.reflection.BaseInterface
} catch (NoSuchFieldException | SecurityException e) {
    e.printStackTrace();
}

获取字段类型

getType（）方法返回声明的字段类型的Class对象，如果field是基本类型，则返回包装类对象。

 

 
Field field = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getField("publicInt");
Class fieldType = field.getType();
System.out.println(fieldType.getCanonicalName()); //prints int            

 

获取/设置公共字段值

我们可以使用反射来获取和设置对象中字段的值。

 

 
Field field = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getField("publicInt");
ConcreteClass obj = new ConcreteClass(5);
System.out.println(field.get(obj)); //prints 5
field.setInt(obj, 10); //setting field value to 10 in object
System.out.println(field.get(obj)); //prints 10

get（）方法返回Object，因此如果field是基本类型，则返回相应的Wrapper类。如果该字段是静态的，我们可以在get（）方法中将Object作为null传递。

有几个set *（）方法可以将Object设置为字段，或者为字段设置不同类型的基元类型。我们可以获取字段类型，然后调用正确的函数来正确设置字段值。如果该字段是final，则set（）方法抛出java.lang.IllegalAccessException。

获取/设置私有字段值

我们知道私有字段和方法不能在类外部访问，但是使用反射我们可以通过关闭字段修饰符的java访问检查来获取/设置私有字段值。

 

 
Field privateField = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getDeclaredField("privateString");
//turning off access check with below method call
privateField.setAccessible(true);
ConcreteClass objTest = new ConcreteClass(1);
System.out.println(privateField.get(objTest)); // prints "private string"
privateField.set(objTest, "private string updated");
System.out.println(privateField.get(objTest)); //prints "private string updated"

4.方法的Java反射

使用反射我们可以获得有关方法的信息，我们也可以调用它。在本节中，我们将学习获取方法，调用方法和访问私有方法的不同方法。

获取公共方法

我们可以使用getMethod（）来获取类的公共方法，我们需要传递方法的方法名和参数类型。如果在类中找不到该方法，则反射API将在超类中查找该方法。

在下面的例子中，我使用反射获取HashMap的put（）方法。该示例还显示了如何获取方法的参数类型，方法修饰符和返回类型。

 
Method method = Class.forName("java.util.HashMap").getMethod("put", Object.class, Object.class);
//get method parameter types, prints "[class java.lang.Object, class java.lang.Object]"
System.out.println(Arrays.toString(method.getParameterTypes()));
//get method return type, return "class java.lang.Object", class reference for void
System.out.println(method.getReturnType());
//get method modifiers
System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers())); //prints "public"

调用公共方法

我们可以使用Method对象的invoke（）方法来调用方法，在下面的示例代码中我使用反射调用HashMap上的put方法。

 

 
Method method = Class.forName("java.util.HashMap").getMethod("put", Object.class, Object.class);
Map hm = new HashMap<>();
method.invoke(hm, "key", "value");
System.out.println(hm); // prints {key=value}

如果方法是静态的，我们可以传递NULL作为对象参数。

调用私有方法

我们可以使用getDeclaredMethod（）来获取私有方法，然后关闭访问检查以调用它，下面的示例显示了我们如何调用BaseClass的method3（）是静态的并且没有参数。

 
//invoking private method
Method method = Class.forName("com.journaldev.reflection.BaseClass").getDeclaredMethod("method3", null);
method.setAccessible(true);
method.invoke(null, null); //prints "Method3"

5.构造函数的Java反射

Reflection API提供了获取类的构造函数进行分析的方法，我们可以通过调用构造函数来创建类的新实例。我们已经学会了如何获得所有公共构造函数。

获取公共构造函数

我们可以在对象的类表示上使用getConstructor（）方法来获取特定的公共构造函数。下面的示例演示如何获取上面定义的ConcreteClass的构造函数和HashMap的无参数构造函数。它还显示了如何获取构造函数的参数类型数组。

 
Constructor constructor = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getConstructor(int.class);
//getting constructor parameters
System.out.println(Arrays.toString(constructor.getParameterTypes())); // prints "[int]"
        
Constructor hashMapConstructor = Class.forName("java.util.HashMap").getConstructor(null);
System.out.println(Arrays.toString(hashMapConstructor.getParameterTypes())); // prints "[]"

使用Constructor实例化对象

我们可以在构造函数对象上使用newInstance（）方法来实例化该类的新实例。由于我们在编译时没有类信息时使用反射，我们可以将它分配给Object，然后进一步使用反射来访问它的字段并调用它的方法。

Constructor constructor = Class.forName("com.journaldev.reflection.ConcreteClass").getConstructor(int.class);
//getting constructor parameters
System.out.println(Arrays.toString(constructor.getParameterTypes())); // prints "[int]"
        
Object myObj = constructor.newInstance(10);
Method myObjMethod = myObj.getClass().getMethod("method1", null);
myObjMethod.invoke(myObj, null); //prints "Method1 impl."

Constructor hashMapConstructor = Class.forName("java.util.HashMap").getConstructor(null);
System.out.println(Arrays.toString(hashMapConstructor.getParameterTypes())); // prints "[]"
HashMap myMap = (HashMap) hashMapConstructor.newInstance(null);
 

6.注释的反思

Java 1.5中引入了注释来提供类，方法或字段的元数据信息，现在它在Spring和Hibernate等框架中被大量使用。Reflection API也得到了扩展，以提供在运行时分析注释的支持。

使用反射API，我们可以分析其保留策略为运行时的注释。我已经编写了一个关于注释的详细教程以及我们如何使用反射API来解析注释，因此我建议您查看Java Annotations Tutorial。

这就是所有的java反射示例教程，我希望你喜欢这个教程并理解Java Reflection API的重要性。