Java反射机制那些事

前言

前不久学习了反射机制，来总结下。

在此之前，回顾下java程序的编译运行过程，分为三个阶段：源码（.java文件）进过编译生成字节码文件（.class文件），然后jvm加载字节码文件执行程序（runtime）。

前两个步骤（编译阶段）是在硬盘上完成的，后一个步骤（运行阶段）是在内存中完成的，而中间这个衔接就是：jvm通过类加载器----ClassLoader把硬盘中的class文件加载到内存中生成一个Class类的对象，这样就可以使用这个类中的成员变量和方法。一个类默认只会被加载一次，所以这个类对应的Class对象有且仅有一个。

什么是java反射机制？

1983年Smith首次提出反射这个概念，主要指程序可以访问、检测和修改他本身状态或行为的一种能力。

java反射机制是在运行状态中中对类进行解剖并操作类中的构造方法，成员方法，成员属性(主要用于框架中)，这种动态获取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。

Class对象和反射机制的联系。

了解了反射机制的概念，那么可见要想利用java反射机制做一些事，那么就要利用Class对象，所以说Class对象是反射的前提。

那么，怎么获取Class对象？

java中有三种方式获取Class对象：

1. 类名.class

2. 对象名.gerClass

3. Class.forName("全限定名（包名 + 类名）");

获取Class对象

 

 补充：Class对象分两种

1.普通Class对象：基于 引用类型

2.预定义(在jvm中的)Class对象：基于 基本类型 和 void

反射机制的几种作用：

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类

2. 在运行时构造任意一个类的对象

3. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

4. 在运行时调用任意一个对象的方法

先准备一个类：

package com.test.demo;

public class Student {
    public String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    private Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void show(String msg){
        System.out.println("show方法 = " + msg);
    }
    private void speak(String msg,int number){
        System.out.println("speak方法 = " + msg +":"+ number );
    }

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

反射的使用1：构造器（Constructor）的反射

再次之前，我们可以通过公共的空参构造new一个Student，但是无法new私有的满参构造。

Student student = new Student();

 现在来反射构造构造器（反射的形式创建实例）

public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class clazz = Student.class;
        /*
            根据参数类型获取相应的构造器
            参数类型是形参类型
         */
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        /*
            创建实例
            参数类型是实参类型（形参一一对应）
         */
        Object obj = constructor.newInstance();
        System.out.println("obj = " + obj);
}

 这样获取到的Student对象和new出来的空参构造器new出来的对象效果一样的（实际业务开发并没有意义）。

前者通过new创建出来对象的方式相比用反射创建的对象更被动，前者 是被new出来的，而用反射，是自己创建自己（对象），构造方法反客为主。

还有一种方式，就是直接通过Class对象创建构造器：

public static void main(String[] args)
            throws  IllegalAccessException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class clazz = Student.class;
        /*
            默认调用空参构造创建一个实例
            jdk9中已过时
        */
        Object obj = clazz.newInstance();
        System.out.println("obj = " + obj);
    }

在Student类中 ，还有一个私有的构造器，正常方式下是不能通过私有构造器创建对象的。，但是反射可以做到：

public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class clazz = Student.class;
        /*
            获取构造
            因为权限是私有，但getConstructor()只能获取public修饰的方法
            getDeclaredConstructor():获取声明的方法。只要声明的就可以
         */
       Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
       System.out.println("满参私有构造 ：" + constructor);
        /*
            私有构造，newInstance会产生非法访问异常：java.lang.IllegalAccessException
            所以要改变权限setAccessible() -->暴力反射
         */
        constructor.setAccessible(true);
       Object obj = constructor.newInstance("小明",20);

        System.out.println("obj = " + obj);
    }

 以上就是利用反射来创建一个对象（反射构造器）。

反射的使用2：方法（Method）的反射

接下来看看Student对象内两个方法的反射

我们之前（外部）使用方法，都是都是通过对象调用（非私有）方法，如果是静态方法就是类直接调用。

那么，使用反射调用（非私有）方法，该怎么做？

public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException {
        //获取Class对象
        Student student = new Student();
        Class clazz = student.getClass();
        /*
            getMethod():获取Class对象里的方法
            参数一：方法名
            参数二：参数列表类型
         */
        Method show = clazz.getMethod("show", String.class);
        /*
            调用show方法需要对象和参数
            invoke()方法：调用的意思
            参数一：调用此方法的对象
            参数二：调用此方法需要传入的实参
         */
        show.invoke(student, "hello public show");
    }

 反射可以理解为语言语法上的倒装句：

我们平时写代码都是我（对象）去调用方法，这里就是：

new Student().show("对象调用方法");     

而在 show.invoke(student, "hello public show"); 中，

show方法考虑的是谁来调用我，然后Student对象说，我来调用你（student作为参数）。

扩展：如果公共的show方法加上static关键字，会影响方法调用吗？

提示：静态与对象无关.

答：加上static关键字，普通代码即使不new对象也可以调用，这个大家都知道，那么，在show.invoke(student, "hello public show");  中参数1 写 null 也是不影响的，因为，show方法来自于 Student的Class对象。

 接下来看看私有方法的反射如何实现？

ps: 反射通道的API都很有规律，可读性很强

public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException {
         //获取Class对象
        Student student = new Student();
        Class clazz = student.getClass();
        /*
            getDeclaredMethod():获取Class对象里的声明过的方法(包括)
            参数一：方法名
            参数二：参数列表类型
         */
        Method speak = clazz.getDeclaredMethod("speak", String.class, int.class);
        //私有方法，暴力反射
        speak.setAccessible(true);
        /*
            调用show方法需要对象和参数
            invoke()方法：调用的意思
            参数一：调用此方法的对象
            参数二：调用此方法需要传入的实参
         */
        speak.invoke(student, "hello private speak",2018);
    }

反射的使用3：属性（Field）的反射

在Student实体中有一个共有属性一个私有属性，我们可以通过对象来设置共有属性的值，那么通过反射如何实现所有属性的赋值？

先来看看共有属性name的赋值

public static void main(String[] args)
            throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException,
            IllegalAccessException, InstantiationException {
         //获取Class对象,参数全限定名
        Class clazz = Class.forName("com.test.demo.Student");
        /*
            getField():通过属性名获取属性
         */
        Field name = clazz.getField("name");
        //获取对象
        Object obj = clazz.newInstance();
        /*
            设置一个值
            参数一：哪个对象的属性值
            参数二：参数
         */
        name.set(obj,"张三");
        System.out.println(obj);
    }

根据前面说的API，反射属性不难理解。

私有属性的反射也不难实现

public static void main(String[] args)
            throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException,
            IllegalAccessException, InstantiationException {
         //获取Class对象,参数全限定名
        Class clazz = Class.forName("com.test.demo.Student");
        /*
            getDeclaredField():通过属性名获取（所有权限）属性
         */
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        //暴力反射
        age.setAccessible(true);
        //创建对象
        Object obj = clazz.newInstance();
        /*
            设置一个值
            参数一：哪个对象的属性值
            参数二：参数
         */
        age.set(obj,20);
        System.out.println(obj);
    }

总结：

使用java的反射机制，一般需要遵循三步：

1. 获得你想操作类的Class对象

2. 通过第一步获得的Class对象去取得操作类的方法或是属性名

3. 操作第二步取得的方法或是属性

那么反射到底有什么用？

反射最主要还是运用在框架中，了解反射才更好的了解一些框架的原理。