Java数据结构之反射

1 反射

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1.1 定义

Java的反射（reflection）机制是在运行状态中，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方法和属性，既然能拿到那么我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java的反射（reflection）机制

1.2 用途

1. 在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或方法 。
2. 反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。
3. 反射基本信息
   Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类

1.3 反射相关的类

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量/类的属性
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造方法

1.4 Class类(反射机制的起源）

Class代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 .

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 .

4.1.1 Class类中的相关方法

• 常用获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

• 常用获得类中属性相关的方法

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

• 获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

• 获得类中构造器相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class… parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

• 获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class… parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

1.5 反射示例

1.5.1 获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：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方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。

1. 使用 Class.forName(“类的全路径名”); 静态方法。
   前提：已明确类的全路径名。
2. 使用 .class 方法。
   说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
3. 使用类对象的 getClass() 方法

示例：

class Student{
	//私有属性name
	private String name = "a";
	//公有属性age
	public int age = 18;
	//不带参数的构造方法
	public Student(){
		System.out.println("Student()");
	}
	private Student(String name,int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		System.out.println("Student(String,name)");
	}
	private void eat(){
		System.out.println("i am eat");
	}
	public void sleep(){
		System.out.println("i am pig");
	}
	private void function(String str) {
		System.out.println(str);
	} 
	@Override
	public String toString() {
		return "Student{" +
		"name='" + name + '\'' +
		", age=" + age +
		'}';
	}
}
public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		/*
		1.通过getClass获取Class对象
		*/
		Student s1 = new Student();
		Class c1 = s1.getClass();
		/*
		2.直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高
		这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
		*/
		Class c2 = Student.class;
		/*
		3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，
		但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
		*/
		Class c3 = null;
		try {
		//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径
			c3 = Class.forName("Student");
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} /
		/一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的
		//c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是true
		System.out.println(c1.equals(c2));
		System.out.println(c1.equals(c3));
		System.out.println(c2.equals(c3));
	}
}

1.5.2 反射的使用

注意：所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面

i
mport java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectClassDemo {
	// 创建对象
	public static void reflectNewInstance() {
		try {
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			System.out.println("获得学生对象："+student);
		} catch (Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	} 

	// 反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
	public static void reflectPrivateConstructor() {
		try {
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			//注意传入对应的参数
			Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
			//Constructor declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();
			//设置为true后可修改访问权限
			declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
			Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("a",15);
			//Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);
		} catch (Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	} 

	// 反射私有属性
	public static void reflectPrivateField() {
		try {
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
			field.setAccessible(true);
			//可以修改该属性的值
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			field.set(student,"b");
			String name = (String) field.get(student);
			System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
		} catch (Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	} 
	
	// 反射私有方法
	public static void reflectPrivateMethod() {
		try {
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Method methodStudent = classStudent.getDeclaredMethod("function",String.class);
			System.out.println("私有方法的方法名为："+methodStudent.getName());
			//私有的一般都要加
			methodStudent.setAccessible(true);
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			methodStudent.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");
		} catch (Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		//reflectNewInstance();
		//reflectPrivateConstructor();
		//reflectPrivateField();
		reflectPrivateMethod();
	}
}

1.6 反射优点和缺点

优点：

1. 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
2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等

缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低
2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂