java反射原理

一、反射机制

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（在运行时）获取类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。简单来说，就是Java对每一个类和类中的所有成员都进行了封装，这样每个类都有一个与之对应的Class对象（编译之后产生的class对象），通过这个对象可以直接访问类中的所有成员。

1. Java 反射机制主要提供了以下功能

    1.1、在运行时判断任意一个对象所属的类。
    1.2、在运行时构造任意一个类的对象。
    1.3、在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
    1.4、在运行时调用任意一个对象的方法

    1.5、生成动态代理。

2. 反射机制的优点与缺点

首先要搞清楚为什么要用反射机制？直接创建对象不就可以了吗，这就涉及到了动态与静态的概念。 
静态编译：在编译时确定类型，绑定对象，即通过。 
动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度发挥了java的灵活性，体现了多态的应用，有以降低类之间的藕合性。 

反射机制的优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性（特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显）。通过反射机制我们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。

　　比如，一个大型的软件，不可能一次就把把它设计的很完美，当这个程序编译后，发布了，当发现需要更新某些功能时，我们不可能要用户把以前的卸载，再重新安装新的版本，假如这样的话，这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话，需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新，而采用反射机制的话，它就可以不用卸载，只需要在运行时才动态的创建和编译，就可以实现该功能。 

反射机制的缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它 满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。

Reflection 是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。

3.以上的总结就是什么是反射

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。

反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象。

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中
1、Class类：代表一个类。
2、Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。
3、Method类：代表类的方法。
4、Constructor 类：代表类的构造方法。
5、Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法

例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。

     （其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）

如图是类的正常加载过程：反射的原理在与class对象。

熟悉一下加载的时候：Class对象的由来是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

其中这个Class对象很特殊。我们先了解一下这个Class类

 

二、查看Class类在java中的api详解（1.7的API）

附：jdk7的API文档说明

 

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。（包括基本数据类型）

Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass方法自动构造的。也就是这不需要我们自己去处理创建，JVM已经帮我们创建好了。

 

没有公共的构造方法，方法共有64个太多了。下面用到哪个就详解哪个吧

 

 

三、反射的使用（这里使用Student类做演示）

先写一个Student类。

 

1、获取Class对象的三种方式

1.1 Object ——> getClass();
1.2 任何数据类型（包括基本数据类型）都有一个“静态”的class属性
1.3 通过Class类的静态方法：forName（String  className）(常用)

 

其中1.1是因为Object类中的getClass方法、因为所有类都继承Object类。从而调用Object类来获取

 

package fanshe;
/**
 * 获取Class对象的三种方式
 * 1 Object ——> getClass();
 * 2 任何数据类型（包括基本数据类型）都有一个“静态”的class属性
 * 3 通过Class类的静态方法：forName（String  className）(常用)
 *
 */
public class Fanshe {
	public static void main(String[] args) {
		//第一种方式获取Class对象  
		Student stu1 = new Student();//这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
		Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
		System.out.println(stuClass.getName());
		
		//第二种方式获取Class对象
		Class stuClass2 = Student.class;
		System.out.println(stuClass == stuClass2);//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个
		
		//第三种方式获取Class对象
		try {
			Class stuClass3 = Class.forName("fanshe.Student");//注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名
			System.out.println(stuClass3 == stuClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
}

注意：在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。

三种方式常用第三种，第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。一般都第三种，一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。

 

2、运行时通过反射获取构造方法并使用：

student类：

package fanshe;
 
public class Student {
	
	//---------------构造方法-------------------
	//（默认的构造方法）
	Student(String str){
		System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
	}
	
	//无参构造方法
	public Student(){
		System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
	}
	
	//有一个参数的构造方法
	public Student(char name){
		System.out.println("姓名：" + name);
	}
	
	//有多个参数的构造方法
	public Student(String name ,int age){
		System.out.println("姓名："+name+"年龄："+ age);//这的执行效率有问题，以后解决。
	}
	
	//受保护的构造方法
	protected Student(boolean n){
		System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
	}
	
	//私有构造方法
	private Student(int age){
		System.out.println("私有的构造方法   年龄："+ age);
	}
 
}

共有6个构造方法；

测试类：

package fanshe;
 
import java.lang.reflect.Constructor;
 
 
/*
 * 通过Class对象可以获取某个类中的：构造方法、成员变量、成员方法；并访问成员；
 * 
 * 1.获取构造方法：
 * 		1).批量的方法：
 * 			public Constructor[] getConstructors()：所有"公有的"构造方法
            public Constructor[] getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
     
 * 		2).获取单个的方法，并调用：
 * 			public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法：
 * 			public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的，或受保护、默认、公有；
 * 		
 * 			调用构造方法：
 * 			Constructor-->newInstance(Object... initargs)
 */
public class Constructors {
 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.加载Class对象
		Class clazz = Class.forName("fanshe.Student");
		
		
		//2.获取所有公有构造方法
		System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
		Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
		for(Constructor c : conArray){
			System.out.println(c);
		}
		
		
		System.out.println("************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************");
		conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
		for(Constructor c : conArray){
			System.out.println(c);
		}
		
		System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
		Constructor con = clazz.getConstructor(null);
		//1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
		//2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
	
		System.out.println("con = " + con);
		//调用构造方法
		Object obj = con.newInstance();
	//	System.out.println("obj = " + obj);
	//	Student stu = (Student)obj;
		
		System.out.println("******************获取私有构造方法，并调用*******************************");
		con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
		System.out.println(con);
		//调用构造方法
		con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
		obj = con.newInstance('男');
	}
	
}

后台输出

**********************所有公有构造方法*********************************
public fanshe.Student(java.lang.String,int)
public fanshe.Student(char)
public fanshe.Student()
************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************
private fanshe.Student(int)
protected fanshe.Student(boolean)
public fanshe.Student(java.lang.String,int)
public fanshe.Student(char)
public fanshe.Student()
fanshe.Student(java.lang.String)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public fanshe.Student()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法，并调用*******************************
public fanshe.Student(char)
姓名：男

欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法：

一个针对“无自变量构造方法”，直接调用Class的newInstance()创建实例对象；

一个针对“带参数构造方法”，需要调用Constructor 的newInstance()。首先确定该类的构造方法的Class类型对象（如果多个形参，使用Class[]数组存储参数类型（本例指定为一个double和一个int）），然后该类的Class对象调用getConstructor()，获得一个构造器对象ctor。接下来调用这个构造方法时，准备一个Object放置实参（多个实参，使用Object数组传参（本例指定3.14159和125）），然后ctor调用newInstance()方法。

动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体，无参构造方法。

动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体，有参构造方法。

 

3、运行时获取成员变量并调用

package fanshe.field;
import java.lang.reflect.Field;
/*
 * 获取成员变量并调用：
 * 
 * 1.批量的
 * 		1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
 * 		2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有；
 * 2.获取单个的：
 * 		1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段；
 * 		2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
 * 
 * 	 设置字段的值：
 * 		Field --> public void set(Object obj,Object value):
 * 					参数说明：
 * 					1.obj:要设置的字段所在的对象；
 * 					2.value:要为字段设置的值；
 * 
 */
public class Fields {
 
		public static void main(String[] args) throws Exception {
			//1.获取Class对象
			Class stuClass = Class.forName("fanshe.field.Student");
			//2.获取字段
			System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
			Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
			for(Field f : fieldArray){
				System.out.println(f);
			}
			System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
			fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
			for(Field f : fieldArray){
				System.out.println(f);
			}
			System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
			Field f = stuClass.getField("name");
			System.out.println(f);
			//获取一个对象
			Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
			//为字段设置值
			f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
			//验证
			Student stu = (Student)obj;
			System.out.println("验证姓名：" + stu.name);
			
			
			System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
			f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
			System.out.println(f);
			f.setAccessible(true);//暴力反射，解除私有限定
			f.set(obj, "18888889999");
			System.out.println("验证电话：" + stu);
			
		}
	}

后台输出

************获取所有公有的字段********************
public java.lang.String fanshe.field.Student.name
************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************
public java.lang.String fanshe.field.Student.name
protected int fanshe.field.Student.age
char fanshe.field.Student.sex
private java.lang.String fanshe.field.Student.phoneNum
*************获取公有字段**并调用***********************************
public java.lang.String fanshe.field.Student.name
验证姓名：刘德华
**************获取私有字段****并调用********************************
private java.lang.String fanshe.field.Student.phoneNum
验证电话：Student [name=刘德华, age=0, sex=

 

4、运行时获取成员方法并调用

这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。获取成员方法时，调用getMethod（）方法，需要传两个参数，第一个参数：方法名，第二个参数：形参的Class类型对象（多个参数，使用Class数组传参）。首先准备一个Class[]做为参数类型（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来，要调用这个成员方法时，准备一个Object放置实参（多个实参，使用Object数组传参），然后调用该成员方法的Method对象的invoke()方法。为什么获得Method object时不需指定回返类型？

因为method overloading机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的method。

package fanshe.method;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
/*
 * 获取成员方法并调用：
 * 
 * 1.批量的：
 * 		public Method[] getMethods():获取所有"公有方法"；（包含了父类的方法也包含Object类）
 * 		public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法，包括私有的(不包括继承的)
 * 2.获取单个的：
 * 		public Method getMethod(String name,Class... parameterTypes):
 * 					参数：
 * 						name : 方法名；
 * 						Class ... : 形参的Class类型对象
 * 		public Method getDeclaredMethod(String name,Class... parameterTypes)
 * 
 * 	 调用方法：
 * 		Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
 * 					参数说明：
 * 					obj : 要调用方法的对象；
 * 					args:调用方式时所传递的实参；
):
 */
public class MethodClass {
 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.获取Class对象
		Class stuClass = Class.forName("fanshe.method.Student");
		//2.获取所有公有方法
		System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
		stuClass.getMethods();
		Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
		for(Method m : methodArray){
			System.out.println(m);
		}
		System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");
		methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
		for(Method m : methodArray){
			System.out.println(m);
		}
		System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
		Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
		System.out.println(m);
		//实例化一个Student对象
		Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
		m.invoke(obj, "刘德华");
		
		System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
		m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
		System.out.println(m);
		m.setAccessible(true);//解除私有限定
		Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
		System.out.println("返回值：" + result);
		
		
	}
}

后台输出

***************获取所有的”公有“方法*******************
public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public java.lang.String java.lang.Object.toString()
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法，包括私有的*******************
public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
private java.lang.String fanshe.method.Student.show4(int)
protected void fanshe.method.Student.show2()
void fanshe.method.Student.show3()
***************获取公有的show1()方法*******************
public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
调用了：公有的，String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String fanshe.method.Student.show4(int)
调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = 20
返回值：abcd

 

参考：Java基础之—反射（非常重要）

JAVA反射机制与动态代理

Java中的动态反射机制和动态代理

https://www.cnblogs.com/Eason-S/p/5851078.html