JAVA有着一个非常突出的动态相关机制:Reflection,用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说,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。
1、 首先举一个简单的例子
考虑下面这个简单的例子,让我们看看 reflection 是如何工作的。
package reflet;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
Class c = Class.forName("java.util.Stack");
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < m.length; i++)
System.out.println(m[i].toString());
}
catch (Throwable e){
System.err.println(e);
}
}
}
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)
这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。
这个程序使用 Class.forName 载入指定的类,然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。
2、开始使用 Reflection
用于 reflection 的类,如 Method,可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤:第一步是获得你想操作的类的 java.lang.Class 对象。在运行中的 Java 程序中,用 java.lang.Class 类来描述类和接口等。
第一步:获取字节码
下面就是获得一个 Class 对象的方法,分为三种:
Class c = Class.forName("java.lang.String");
Class c = 对象.getClass();
Class c = 类名.class;
第一条语句得到一个 String 类的类对象。
第二步:调用诸如 getDeclaredMethods 的方法,以取得该类中定义的所有方法的列表。
一旦取得这个信息,就可以进行第三步了——使用 reflection API 来操作这些信息,如下面这段代码:
Class c = Class.forName("java.lang.String");
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
System.out.println(m[0].toString());
package Reflect;
/**
* 通过一个对象获得完整的包名和类名
* */
class Demo{
//other codes...
}
class hello{
public static void main(String[] args) {
Demo demo=new Demo();
System.out.println(demo.getClass().getName());
}
}
【运行结果】:Reflect.Demo
添加一句:所有类的对象其实都是Class的实例。
模拟 instanceof 操作符得到类信息之后,通常下一个步骤就是解决关于 Class 对象的一些基本的问题。例如,Class.isInstance 方法可以用于模拟 instanceof 操作符:
package reflet;
class Student {
}
public class IsInstance {
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.Student");
boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(65));
System.out.println(b1);
boolean b2 = cls.isInstance(new Student());
System.out.println(b2);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
true
在这个例子中创建了一个Student 类的 Class 对象,然后检查一些对象是否是Student的实例。Integer(65) 不是,但 new Student()是。
3、找出类的方法
找出一个类中定义了些什么方法,这是一个非常有价值也非常基础的 reflection 用法。下面的代码就实现了这一用法:
package reflet;
import java.lang.reflect.Method;
public class MethodDemo {
private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {
if (p == null)
throw new NullPointerException();
return x;
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.MethodDemo");
Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methlist.length; i++) {
Method m = methlist[i];
System.out.println("name = " + m.getName());
System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass());
Class pvec[] = m.getParameterTypes();
for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);
Class evec[] = m.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j < evec.length; j++)
System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);
System.out.println("return type = " + m.getReturnType());
System.out.println("-----");
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
输出的结果如下:
name = f1
decl class = class reflet.MethodDemo
param #0 class java.lang.Object
param #1 int
exc #0 class java.lang.NullPointerException
return type = int
-----
name = main
decl class = class reflet.MethodDemo
param #0 class [Ljava.lang.String;
return type = void
-----
4、获取构造器信息
获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似,如:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class ConstructorDemo {
public ConstructorDemo() { }
protected ConstructorDemo(int i, double d) {
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.ConstructorDemo");
Constructor ctorlist[] = cls.getDeclaredConstructors();
for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {
Constructor ct = ctorlist[i];
System.out.println("name = " + ct.getName());
System.out.println("decl class = " + ct.getDeclaringClass());
Class pvec[] = ct.getParameterTypes();
for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);
Class evec[] = ct.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j < evec.length; j++)
System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);
System.out.println("-----");
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
这个程序运行的结果是:
name = reflet.ConstructorDemo
decl class = class reflet.ConstructorDemo
-----
name = reflet.ConstructorDemo
decl class = class reflet.ConstructorDemo
param #0 int
param #1 double
-----
5、获取类的字段
找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的,下面的代码就在干这个事情:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class FieldDemo {
private double d;
public static final int i = 37;
String s = "testing";
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.FieldDemo");
Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) {
Field fld = fieldlist[i];
System.out.println("name = " + fld.getName());
System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass());
System.out.println("type = " + fld.getType());
int mod = fld.getModifiers();
System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod));
System.out.println("-----");
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
name = d
decl class = class reflet.FieldDemo
type = double
modifiers = private
-----
name = i
decl class = class reflet.FieldDemo
type = int
modifiers = public static final
-----
name = s
decl class = class reflet.FieldDemo
type = class java.lang.String
modifiers =
-----
6、根据方法的名称来执行方法
到这里,以上所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用 reflection 来做一些其它的事情,比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class MethodDemo2 {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.MethodDemo2");
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Method meth = cls.getMethod("add", partypes);
MethodDemo2 methobj = new MethodDemo2();
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(20);
arglist[1] = new Integer(30);
Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist);
Integer retval = (Integer) retobj;
System.out.println(retval.intValue());
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
上例中,getMethod用于查找一个具有两个整型参数且名为 add 的方法。找到该方法并创建了相应的Method 对象之后,在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候,需要提供一个参数列表,这在上例中是分别包装了整数 20 和 30 的两个 Integer 对象。执行方法的返回的同样是一个 Integer 对象,它封装了返回值 50。
7、创建新的对象
对于构造器,则不能像执行方法那样进行,因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象 。所以,与上例最相似的例子如下:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class ConstructorDomo2 {
public ConstructorDomo2() {}
public ConstructorDomo2(int a, int b) {
System.out.println("a = " + a + " b = " + b);
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.ConstructorDomo2");
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Constructor ct = cls.getConstructor(partypes);
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(20);
arglist[1] = new Integer(30);
Object retobj = ct.newInstance(arglist);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
8、改变字段(域)的值
reflection 的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection 可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它,下面的例子可以说明这一点:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class FieldDemo2 {
public double d;
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("reflet.FieldDemo2");
Field fld = cls.getField("d");
FieldDemo2 obj = new FieldDemo2();
System.out.println("d = " + obj.d);
fld.setDouble(obj, 45.78);
System.out.println("d = " + obj.d);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
9、使用数组
下面介绍的 reflection 的最后一种用法是创建的操作数组。数组在 Java 语言中是一种特殊的类类型,一个数组的引用可以赋给 Object 引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class ArrayDemo {
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
Object arr = Array.newInstance(cls, 5);
Array.set(arr, 3, "this is a test");
String s = (String) Array.get(arr, 3);
System.out.println(s);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
例中创建了 5 个单位长度的 String 数组,为第 3 个位置的字符串赋了值,最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。
下面这段代码提供了一个更复杂的例子:
package reflet;
import java.lang.reflect.*;
public class ArrayDemo2 {
public static void main(String args[]) {
int a[] = new int[]{5, 10, 15};
Object arr = Array.newInstance(Integer.TYPE, a);
Object arrobj = Array.get(arr, 3);
Class cls = arrobj.getClass().getComponentType();
System.out.println(cls);
arrobj = Array.get(arrobj, 5);
Array.setInt(arrobj, 10, 37);
int arrcast[][][] = (int[][][]) arr;
System.out.println(arrcast[3][5][10]);
}
}
10、动态代理
首先来看看如何获得类加载器:
package classloader;
class Student{
}
public class test{
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
System.out.println("类加载器 :"+stu.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
}
}
【程序输出】:类加载器 :sun.misc.Launcher$AppClassLoader
其实在java中有三种类类加载器:
1、Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写,一般开发中很少见。
2、Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载,一般对应的是jre\lib\ext目录中的类。
3、AppClassLoader 加载classpath指定的类,是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
如果想要完成动态代理,首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类,已完成代理的具体操作。
package classloader;
import java.lang.reflect.*;
//定义项目接口
interface Subject {
public String say(String name, int age);
}
// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {
@Override
public String say(String name, int age) {
return name + " " + age;
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object obj = null;
public Object bind(Object obj) {
this.obj = obj;
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Object temp = method.invoke(this.obj, args);
return temp;
}
}
class hello {
public static void main(String[] args) {
MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
String info = sub.say("Rollen", 20);
System.out.println(info);
}
}
【运行结果】:Rollen 20
类的生命周期:
在一个类编译完成之后,下一步就需要开始使用类,如果要使用一个类,肯定离不开JVM。在程序执行中JVM通过装载,链接,初始化这3个步骤完成。
类的装载是通过类加载器完成的,加载器将.class文件的二进制文件装入JVM的方法区,并且在堆区创建描述这个类的java.lang.Class对象。用来封装数据。 但是同一个类只会被类装载器装载以前链接就是把二进制数据组装为可以运行的状态。