反射的运用

一、反射介绍

定义

在运行时期，能够动态访问、检测完整类结构信息甚至修改类本身的一种能力

特点

• 优点
  1. 灵活性高，因为是动态编译。（静态编译即编译器是确定类型&绑定对象；动态编译即运行期确定类型&绑定对象）
  2. 动态编译体现了Java的灵活性、多态特性&降低类之间耦合
• 缺点
  1. 执行效率低，主要通过JVM执行，所以时间成本会 高于 直接执行相同操作
  2. 反射调用方法是通过invoke方法需要传入Object object和Object… args，
     基本数据类型需要拆装箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁出发GC
  3. 异常处理：invoke方法会抛出InvokeTargetException，从而导致无法在原来的try/catch中捕捉到自定义异常，
     这里是作者自己遇到的问题，觉得反射导致异常处理比较麻烦

二、具体内容

Class对象

万物皆可对象，所以所有的类都有一个类对象。

java.lang.Class类是反射机制的基础，存放着对应类型对象的运行时信息。

获取类对象的方法如下

• Object.getClass():先new出一个对象object，然后object.getClass()
• T.class:直接通过类(Class)获取，Class.class
• Class.forName():Class.forName(“类全包名”)，例如最熟悉的JDBCClass.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)

主要使用类和方法

Class类

---

Constructor类(构造器)

// a. 获取指定的构造函数 （公共 / 继承）
Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
// b. 获取所有的构造函数（公共 / 继承） 
Constructor[] getConstructors(); 
// c. 获取指定的构造函数 （ 不包括继承）
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) 
// d. 获取所有的构造函数（ 不包括继承）
Constructor[] getDeclaredConstructors(); 

Fields类(属性或者叫域)

// a. 获取指定的属性（公共 / 继承）
Field getField(String name) ;
// b. 获取所有的属性（公共 / 继承）
Field[] getFields() ;
// c. 获取指定的所有属性 （不包括继承）
Field getDeclaredField(String name) ；
// d. 获取所有的所有属性 （不包括继承）
Field[] getDeclaredFields() ；
// 最终都是获得一个Field类对象

Method类（方法）

// a. 获取指定的方法（公共 / 继承）
Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) ；
// b. 获取所有的方法（公共 / 继承）
Method[] getMethods() ；
// c. 获取指定的方法 （ 不包括继承）
Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes) ；
// d. 获取所有的方法（ 不包括继承）
Method[] getDeclaredMethods() ；
// 最终都是获得一个Method类对象

父类

getSuperclass();

创建对象

Object newInstance(); 

获取类名

String getName();

三、应用实例

问题说明

为了重构一个很古老的项目，我们并不想进行大量的重复工作。
很难描述具体项目结构，打个比方，我们现在就是想通过方法名来调用某个对象的某个方法。
我不管你要什么参数，我把我有的所有参数都给你，当然参数名字和类型是一致的。

问题要点

要执行一个方法，首先要确定方法，执行对象和参数列表，重中之重就是参数列表
脑海里设想一下这个大致的流程

1. 反射获取到该method，然后去获取参数的参数名称列表
2. 把需要的参数值从所有的参数值通过名字一致过滤出来，放进一个Object[]
3. 然后menthod.invoke(Object object,Object… args)

• 大家都知道，java被编译后，参数名称是被擦除的，class文件里面是用arg0，arg1代替，
  幸好1.8后，可以设置编译器参数，将入参参数名保存，这也是这个思路之所以能存在的根本
• 反射调用方法的时候，参数不是按照名字对应的，而是根据顺序，
  所以你一定要保证参数值列表内的参数前后顺序正确，否则就会方法参数不匹配
  幸好method.getParameters()，获得的参数名称值就是按着顺序来着的。

这两个幸好下来，自己都感觉自己这个方法啊。真的是非常巧合之下产生。

四、代码示例

public class MethodPool {

    //做一个方法池，这样可以避免多次创建方法，减少开支
    private static Map methodMap = new HashMap<>();


    public static Response invoke(Object sourceObject, CommonParameters inParameters) throws IllegalAccessException, IOException {

        //包括父类的域也要统计出来，CommonParameters是一个父类被其他的controller统一参数类继承
        //其实这里感觉很神奇，其实应该说是向上转型，子转父，但是依旧保存了子的域，多态很厉害
        Field[] fields = getFieldFromClass(inParameters.getClass());

        Method method = getMethodByName(sourceObject, inParameters.getMethodName());
        
        if (method == null) {
            throw new RuntimeException("no such method");
        }

        //Get the parameters required for method execution
        //获取到方法执行需要的参数值
        Parameter[] parameters = method.getParameters();

        //set access and to map
        //设置域访问限制和映射到map
        Map paramFileMap = Stream.of(fields).peek(it -> it.setAccessible(true))
                .collect(Collectors.toMap(Field::getName, Function.identity()));


        Object[] obejects = new Object[parameters.length];

        //get all the parameters you need by filter
        //根据参数名称过滤并且获得参数值放入objects
        for (int i = 0; i < parameters.length; i++) {
            //System.out.println(parameters[i].getName());
            Field field = paramFileMap.get(parameters[i].getName());
            if (ObjectUtils.isEmpty(fields)) {
                throw new RuntimeException("no parameter named " + parameters[i].getName() + "can be found");
            }
            obejects[i] = field.get(inParameters);
            String log = ObjectUtils.isEmpty(obejects[i]) ? "null" :
                    " type->" + obejects.getClass().getTypeName() +
                            " value->" + obejects[i];
            System.out.println("objects[" + i + "]:"+log);
        }

        //这里就是异常处理的问题，表示很无奈
        //反射调用的异常覆盖了我的原有自定义异常
        //导致我try/catch无法捕捉我的自定义异常
        Response response = new Response();
        Object object = null;
        try {
            object = method.invoke(sourceObject, obejects);
            if(ObjectUtils.isEmpty(object)){
                object = "true";
            }
            response.setData(object);
        }catch (InvocationTargetException e){
            response.setData("");
            response.setCode(-1);
            if(e.getTargetException().getClass() == NoRecordsReturned.class){
                response.setMsg(((NoRecordsReturned)e.getTargetException()).msg);
                response.setData("");
                response.setCode(0);
            }else if(e.getTargetException().getClass() == ProfileError.class){
                response.setMsg(((ProfileError)e.getTargetException()).msg);
            }
        }
        return response;
    }

    /**
     * get the Filed[] of the class and its parent class
     *
     * @param clazz
     * @return
     */
    private static Field[] getFieldFromClass(Class clazz) {
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();

        Field[] supFileds = clazz.getSuperclass().getDeclaredFields();

        return concat(fields, supFileds);
    }

    /**
     * merge two arrays
     *
     * @param afields
     * @param bfields
     * @return
     */
    private static Field[] concat(Field[] afields, Field[] bfields) {
        Field[] fields = new Field[afields.length + bfields.length];
        System.arraycopy(afields, 0, fields, 0, afields.length);
        System.arraycopy(bfields, 0, fields, afields.length, bfields.length);
        return fields;
    }

    /**
     * Find the corresponding method in the object by the method name
     *
     * @param obj
     * @param methodName
     * @return
     */
    private static Method getMethodByName(Object obj, String methodName) {
        Class aClass = obj.getClass();
        String key = aClass.getName() + "." + methodName;
        //System.out.println(key);
        
        Method method = methodMap.get(key);
        if (ObjectUtils.isEmpty(method)) {
            Method[] declaredMethods = aClass.getDeclaredMethods();
            for (Method m :
                    declaredMethods) {
                if (methodName.equals(m.getName())) {
                    methodMap.put(key, m);
                    method = m;
                }
            }
        }
        return method;
}

五、结束语

可能读者读起来有些云里雾里，我的确很难讲清楚项目结构，不过我也就自己存个档
也有可能说我写的很简陋，那就太好了，希望大家能指正和指导，让知识运用的更加完美
不过第一次为一个项目写了个工具，我反正感觉还是挺兴奋的，而且的确有减少不少工作量，很有意思。