java反射机制

反射 （reflective）是可以在运行时加载、使用编译期间完全未知的类。

• 程序在运行状态中，可以动态加载一个只有名称的类

• 对于任意一个已经加载的类,都能够知道这个类的所有属性和方法； 对于任意一个对象,都能调用他的任意一个方法和属性

• 加载完类之后, 在堆内存中会产生一个java.lang.Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)， 这个对象包含了完整的类的结构信息，通过该Class对象就可以访问到JVM中的这个类

Class

在程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。

这个信息跟踪着每个对象所属的类。

虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。

我们也可以通过专门的Java类访问这些信息，这个类为java.lang.Class。

类Class的实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。 （Java有 5种引用类型/对象类型：类 接口 数组 枚举 标注）

Class类没有公共构造函数。Class对象由Java虚拟机自动构建（加载类，并且通过调用类加载器中的defineClass()方法）。

得到一个Class对象

虽然我们不能new一个Class对象，但是却可以通过已有的类得到一个Class对象，共有如下四种方式：

1、通过Class的静态方法forName(String className)获取：体现反射的动态性,className需要是类的全限定名
Class clazz = Class.forName("com.codersm.study.jdk.reflect.Person");

• 注意调用forName方法时需要捕获一个名称为ClassNotFoundException的异常，因为forName方法在编译器是无法检测到其传递的字符串对应的类是否存在的，只能在程序运行时进行检查，如果不存在就会抛出ClassNotFoundException异常。

2、通过一个类的对象的getClass()方法
Class clazz = new Person().getClass();

3、Class字面常量，调用运行时类本身的class属性

Class clazz = Person.Class;

• Class字面常量这种方法更加简单，更安全。因为它在编译器就会受到编译器的检查同时由于无需调用forName方法效率也会更高，因为通过字面量的方法获取Class对象的引用不会自动初始化该类。
• 字面常量的获取Class对象引用方式不仅可以应用于普通的类，也可以应用用接口，数组以及基本数据类型。

4、通过类的加载器

String className = "java.util.commons";

ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();

Class clazz = classLoader.loadClass(className);

Class类的方法

Class类提供了大量的实例方法来获取该Class对象所对应的详细信息,Class类大致包含如下方法,其中每个方法都包含多个重载版本

• 获得构造器
  Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)

• 获得方法
  Method getMethod(String name, Class... parameterTypes)

• 获得属性
  Field getField(String name)

• 获得注释
  A getAnnotation(Class annotationClass)

• 内部类
  Class[] getDeclaredClasses()

• 外部类
  Class getDeclaringClass()

• 实现的接口
  Class[] getInterfaces()

• 修饰符
  int getModifiers()

• 所在包
  Package getPackage()

• 类名
  String getName()

注: getDeclaredXxx方法可以获取所有的Xxx,无论private/public。

• 是否是注解类型
  boolean isAnnotation()

• 是否使用了该注解修饰
  boolean isAnnotationPresent(Class annotationClass)

• 是否是匿名类
  boolean isAnonymousClass()

• 是否是数组
  boolean isArray()

• 是否是枚举
  boolean isEnum()

• 是否是原始类型
  boolean isPrimitive()

• 是否是接口
  boolean isInterface()

• obj是否是该Class的实例
  boolean isInstance(Object obj)

使用反射:

• 程序可以通过Method对象来执行相应的方法;

• 通过Constructor对象来调用对应的构造器创建实例;

• 通过Filed对象直接访问和修改对象的成员变量值。

Method Constructor Field这些类都实现了java.lang.reflect.Member接口,程序可以通过Method对象来执行相应的方法,通过Constructor对象来调用对应的构造器创建实例,通过Filed对象直接访问和修改对象的成员变量值.

创建对象

通过反射来生成对象的方式有两种:

1、使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例
(这种方式要求该Class对象的对应类有默认构造器)

2、先使用Class对象获取指定的Constructor对象
再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例
(通过这种方式可以选择指定的构造器来创建实例)

class Person {

    private String name;

    private Integer age;

    public Person() {
        this.name = "system";
        this.age = 99;
    }

    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}


public class Test {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class pClass = Person.class;
        // 通过第1种方式创建对象
        Person p = pClass.newInstance();
        System.out.println(p);
        // 通过第2种方式创建对象
        Constructor constructor = pClass.getDeclaredConstructor(
                                                    String.class, Integer.class);
        Person person2 = constructor.newInstance("zhangsan",20);
        System.out.println(person2);
    }
}

调用方法

当获取到某个类对应的Class对象之后, 就可以通过该Class对象的getMethod来获取一个Method数组或Method对象.每个Method对象对应一个方法,在获得Method对象之后,就可以通过调用invoke方法来调用该Method对象对应的方法。

    Person person = new Person();
    // 获取getAge方法
    Method getAgeMethod = person.getClass().getMethod("getAge",null);
    // 调用invoke方法来调用getAge方法
    Integer age = (Integer) getAgeMethod.invoke(person,null);//静态方法invoke的一个参数是null
    System.out.println(age);

访问成员变量

通过Class对象的的getField()方法可以获取该类所包含的全部或指定的成员变量Field，Filed提供了如下两组方法来读取和设置成员变量值.

1、getXxx(Object obj): 获取obj对象的该成员变量的值, 此处的Xxx对应8中基本类型,如果该成员变量的类型是引用类型, 则取消get后面的Xxx;

2、setXxx(Object obj, Xxx val): 将obj对象的该成员变量值设置成val值.此处的Xxx对应8种基本类型, 如果该成员类型是引用类型, 则取消set后面的Xxx;

 Person person = new Person();
 // 获取name成员变量Field
 Field nameField = person.getClass().getDeclaredField("name");
 // 启用访问控制权限
 nameField.setAccessible(true);
 // 获取person对象的成员变量name的值
 String name = (String) nameField.get(person);
 System.out.println("name = " + name);
 // 设置person对象的成员变量name的值
 nameField.set(person, "lisi");
 System.out.println(person);

操作数组

在Java的java.lang.reflect包中存在着一个可以动态操作数组的类，Array提供了动态创建和访问Java数组的方法。Array允许在执行get或set操作进行取值和赋值。

在Class类中与数组关联的方法是：

• 返回表示数组元素类型的Class，即数组的类型
  public native Class getComponentType()

• 判定此Class对象是否表示一个数组类
  public native boolean isArray()

java.lang.reflect.Array中的常用静态方法如下：

• newInstance(Class componentType, int length)

• newInstance(Class componentType, int... dimensions)

• int getLength(Object array)

• Object get(Object array, int index)

• void set(Object array, int index, Object value)

实现通用数组复制功能，其代码如下：

public class GenericityArray {

    public static  T[] copy(T[] clazz) {
        return (T[]) Array.newInstance(
                        clazz.getClass().getComponentType(), 
                        clazz.length);
}

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {1, 2, 3};
        Integer[] copyArray = GenericityArray.copy(array);
        System.out.println(copyArray.length);
    }
}

使用反射获取泛型信息

为了通过反射操作泛型以迎合实际开发的需要, Java新增了java.lang.reflect.ParameterizedType、 java.lang.reflect.GenericArrayType、java.lang.reflect.TypeVariable、java.lang.reflect.WildcardType。

• 一种参数化类型, 比如Collection
  ParameterizedType

• 一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
  GenericArrayType

• 各种类型变量的公共接口
  TypeVariable

• 一种通配符类型表达式, 如? extends Number
  WildcardType

其中, 我们可以使用ParameterizedType来获取泛型信息.

public class Client {
 
    private Map objectMap;
 
    public void test(Map map, String string) { }
 
    public Map test() {
        return null;
    }
 
    /**
     * 测试属性类型
     *
     * @throws NoSuchFieldException
     */
    @Test
    public void testFieldType() throws NoSuchFieldException {

        Field field = Client.class.getDeclaredField("objectMap");

        Type gType = field.getGenericType();

        // 打印getType与getGenericType的区别
 //getType() 和 getGenericType()的区别 ：
//1.首先是返回的类型不一样，getType返回一个 Class 对象，getGenericType返回一个 Type接口。
//2.如果属性是一个泛型，从getType（）只能得到这个属性的接口类型。但从getGenericType（）还能得到这个泛型的参数类型。
//3.getGenericType（）如果当前属性有签名属性类型就返回，否则就返回 Field.getType()。

        System.out.println(field.getType());
        System.out.println(gType);
        System.out.println("**************");

        if (gType instanceof ParameterizedType) {

            ParameterizedType pType = (ParameterizedType) gType;

            Type[] types = pType.getActualTypeArguments();

            for (Type type : types) {
                System.out.println(type.toString());
            }

        }
    }
 
    /**
     * 测试参数类型
     *
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    @Test
    public void testParamType() throws NoSuchMethodException {

        Method testMethod = Client.class.getMethod("test", Map.class, String.class);

        Type[] parameterTypes = testMethod.getGenericParameterTypes();

        for (Type type : parameterTypes) {

            System.out.println("type -> " + type);

            if (type instanceof ParameterizedType) {

                Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();

                for (Type actualType : actualTypes) {
                    System.out.println("\tactual type -> " + actualType);
                }

            }

        }
    }
 
    /**
     * 测试返回值类型
     *
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    @Test
    public void testReturnType() throws NoSuchMethodException {

        Method testMethod = Client.class.getMethod("test");

        Type returnType = testMethod.getGenericReturnType();

        System.out.println("return type -> " + returnType);
 
        if (returnType instanceof ParameterizedType) {

            Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments();

            for (Type actualType : actualTypes) {
                System.out.println("\tactual type -> " + actualType);
            }

        }

    }
}