Java反射机制详解
反射机制
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属性和方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为 java 语言的反射机制
为什么要用反射？
Java属于先编译再运行的语言，程序中对象的类型在编译期就确定下来了，而当程序在运行时可能需要动态加载某些类，这些类因为之前用不到，所以没有被加载到JVM。通过反射，可以在运行时动态地创建对象并调用其属性，不需要提前在编译期知道运行的对象是谁。
Java程序中的对象表现为两种类型，即编译时类型和运行时类型。例如 Person p = new Student(); ，这行代码将会生成一个p变量，该变量的编译时类型为Person，运行时类型为Student。
类加载过程：
JVM中，代码会先编译（javac.exe）生成一个或多个字节码文件(.class结尾)，然后被类加载器加载进jvm的内存中（解释运行），这个过程就称为类的加载。
你的类加载到方法区中，创建了类的class对象到堆中，注意这个不是new出来的对象，而是类的类型对象，每个类只有一个class对象，作为方法区类的数据结构的接口。jvm创建对象前，会先检查类是否加载，寻找类对应的class对象，若加载好，则为你的对象分配内存。
类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为 方法区中类数据的访问入口。
类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器 中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。
对于类加载机制与双亲委派模型感兴趣的小伙伴可以阅读这篇文章：Java虚拟机：对象创建过程与类加载机制、双亲委派模型_张维鹏的博客-CSDN博客
通过反射机制，我们可以做什么：
- 程序运行时，可以通过反射获得任意一个类的Class对象，并通过这个对象查看这个类的信息；
- 程序运行时，可以通过反射创建任意一个类的实例，并访问该实例的成员；
- 程序运行时，可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。
获取Class类对象的4种方式：
1.Class类中的静态方法forName("全类名")
2.通过类对象的class属性来获取：Class clazz2 = Student.class;
3.利用实例对象的getClass方法来获取class对象
4.使用类的加载器：ClassLoader (了解)
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1.Class类中的静态方法forName("全类名")
//全类名:包名 - 类名
Class clazz1 = Class.forName("com.example.Student");
System.out.println(clazz1);
// 2.通过class属性来获取
Class clazz2 = Student.class;
System.out.println(clazz2);
// 3.利用对象的getClass方法来获取class对象
// getClass方法是定义在Object类中.
Student s = new Student();
Class clazz3 = s.getClass();
System.out.println(clazz3);
// 4.使用类的加载器：ClassLoader (了解)
ClassLoader classLoader = ReflectDemo.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.example.Student");
}
}Class类获取构造方法对象的方法
- Constructor[] getConstructors() 返回所有公共构造方法对象的数组
- Constructor[] getDeclaredConstructors() 返回所有构造方法对象的数组
- Constructor getConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个公共构造方法对象
- Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个构造方法对象
import java.lang.reflect.Constructor;
public class Student {
private String name;
private int age;
// 私有的有参构造方法
private Student(String name) {
System.out.println("name的值为:" + name);
System.out.println("private...Student的有参构造方法");
}
// 公共的无参构造方法
public Student() {
System.out.println("public...Student的无参构造方法");
}
// 公共的有参构造方法
public Student(String name, int age) {
System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
System.out.println("public...Student的有参构造方法");
}
}
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
System.out.println("获取所有公共构造方法对象的数组===========");
method1();
System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
method2();
System.out.println("获取所有构造方法对象的数组===========");
method3();
System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
method4();
}
private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
// Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)：
// 返回单个构造方法对象
//1.获取Class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
System.out.println("String+int的构造");
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
System.out.println(constructor);
System.out.println("String的构造");
constructor=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
System.out.println(constructor);
}
private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
// Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)：
// 返回单个公共构造方法对象
//1.获取Class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
System.out.println(constructor1);
Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
System.out.println(constructor2);
//因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
// Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
// System.out.println(constructor3);
}
private static void method2() throws ClassNotFoundException {
// Constructor[] getDeclaredConstructors()：
// 返回所有构造方法对象的数组
//1.获取Class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
}
private static void method1() throws ClassNotFoundException {
// Constructor[] getConstructors()：
// 返回所有公共构造方法对象的数组
//1.获取Class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
}
} Constructor类用于创建对象的方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| T newInstance(Object…initargs) | 根据指定的构造方法创建对象 |
| setAccessible(boolean flag) | 设置为true,表示取消访问检查 |
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class Student {
private String name;
private int age;
// 私有的有参构造方法
private Student(String name) {
System.out.println("name的值为:" + name);
System.out.println("private...Student的有参构造方法");
}
// 公共的无参构造方法
public Student() {
System.out.println("public...Student的无参构造方法");
}
// 公共的有参构造方法
public Student(String name, int age) {
System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
System.out.println("public...Student的有参构造方法");
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
// T newInstance(Object... initargs)：根据指定的构造方法创建对象
class ReflectDemo2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
method1();
method2();
method3();
method4();
}
private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
//获取一个私有的构造方法并创建对象
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取一个私有化的构造方法.
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
//被private修饰的成员,不能直接使用的
//如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查
constructor.setAccessible(true);
//3.直接创建对象
Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");
System.out.println(student);
}
private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
//简写格式
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象
Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下
System.out.println(student);
}
private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取构造方法对象
Constructor constructor = clazz.getConstructor();
//3.利用空参来创建Student的对象
Student student = (Student) constructor.newInstance();
System.out.println(student);
}
private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取构造方法对象
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
//3.利用newInstance创建Student的对象
Student student = (Student) constructor.newInstance("杨天真", 22);
System.out.println(student);
}
}
Class类获取成员变量对象的方法
| 方法名 | 说明 |
| Field[] getFields() | 返回所有公共成员变量对象的数组 |
| Field[] getDeclaredFields() | 返回所有成员变量对象的数组 |
| Field getField(String name) | 返回单个公共成员变量对象 |
| Field getDeclaredField(String name) | 返回单个成员变量对象 |
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
public String name;
public int age;
public String gender;
private int money = 300;
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", gender='" + gender + '\'' +
", money=" + money +
'}';
}
}
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
method1();
method2();
method3();
method4();
}
private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
// Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象
System.out.println("返回单个成员变量对象==================");
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取money成员变量
Field field = clazz.getDeclaredField("money");
//3.打印一下
System.out.println(field);
}
private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
// Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象
System.out.println("返回单个公共成员变量对象==================");
//想要获取的成员变量必须是真实存在的
//且必须是public修饰的.
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取name这个成员变量
Field field = clazz.getField("name");
//3.打印一下
System.out.println(field);
}
private static void method2() throws ClassNotFoundException {
// Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
System.out.println("返回所有成员变量对象的数组==================");
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取所有的Field对象
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
//3.遍历
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
}
private static void method1() throws ClassNotFoundException {
// Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组
System.out.println("返回所有公共成员变量对象的数组==================");
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取Field对象.
Field[] fields = clazz.getFields();
//3.遍历
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
}
}Field类用于给成员变量赋值的方法
| 方法名 | 说明 |
| void set(Object obj, Object value) | 赋值 |
| Object get(Object obj) | 获取值 |
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
public String name;
public int age;
public String gender;
private int money = 300;
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", gender='" + gender + '\'' +
", money=" + money +
'}';
}
}
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
// Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
method1();
method2();
}
private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取成员变量Field的对象
Field field = clazz.getDeclaredField("money");
//3.取消一下访问检查
field.setAccessible(true);
//4.调用get方法来获取值
//4.1创建一个对象
Student student = (Student) clazz.newInstance();
//4.2获取指定对象的money的值
Object o = field.get(student);
//5.打印一下
System.out.println(o);
}
private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
// void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取name这个Field对象
Field fieldname = clazz.getField("name");
Field fieldage = clazz.getField("age");
//3.利用set方法进行赋值.
//3.1先创建一个Student对象
Student student = (Student) clazz.newInstance();
//3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
fieldname.set(student,"杨天真");
fieldage.set(student,12);
System.out.println(student);
}
}Class类获取成员方法对象的方法
| 方法名 | 说明 |
| Method[] getMethods() | 返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的 |
| Method[] getDeclaredMethods() | 返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的 |
| Method getMethod(String name, Class… parameterTypes) | 返回单个公共成员方法对象 |
| Method getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes) | 返回单个成员方法对象 |
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
//私有的，无参无返回值
private void show() {
System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
}
//公共的，无参无返回值
public void function1() {
System.out.println("function1方法，无参无返回值");
}
//公共的，有参无返回值
public void function2(String name) {
System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
}
//公共的，无参有返回值
public String function3() {
System.out.println("function3方法，无参有返回值");
return "aaa";
}
//公共的，有参有返回值
public String function4(String name) {
System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
return "bbb";
}
}
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
method1();
method2();
method3();
method4();
method5();
}
private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
// Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes)：
// 返回单个成员方法对象
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取一个成员方法show
Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
//3.打印一下
System.out.println(method);
}
private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取一个有形参的方法function2
Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
//3.打印一下
System.out.println(method);
}
private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
// Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) ：
// 返回单个公共成员方法对象
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取成员方法function1
Method method1 = clazz.getMethod("function1");
//3.打印一下
System.out.println(method1);
}
private static void method2() throws ClassNotFoundException {
// Method[] getDeclaredMethods()：
// 返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取Method对象
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
//3.遍历一下数组
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}
}
private static void method1() throws ClassNotFoundException {
// Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取成员方法对象
Method[] methods = clazz.getMethods();
//3.遍历
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}
}
}Method类用于执行方法的方法
Object invoke(Object obj, Object… args) 运行方法
参数说明：参数一: 用obj对象调用该方法
参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)
返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
//私有的，无参无返回值
private void show() {
System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
}
//公共的，无参无返回值
public void function1() {
System.out.println("function1方法，无参无返回值");
}
//公共的，有参无返回值
public void function2(String name) {
System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
}
//公共的，无参有返回值
public String function3() {
System.out.println("function3方法，无参有返回值");
return "aaa";
}
//公共的，有参有返回值
public String function4(String name) {
System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
return "bbb";
}
}
class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
// Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法
// 参数一：用obj对象调用该方法
// 参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）
// 返回值：方法的返回值（如果没有就不写）
//1.获取class对象
Class clazz = Class.forName("com.example.Student");
//2.获取里面的Method对象 function4
Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);
//3.运行function4方法就可以了
//3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者
Student student = (Student) clazz.newInstance();
//3.2运行方法
Object result = method.invoke(student, "杨天真");
//4.打印一下返回值
System.out.println(result);
}
}反射机制的优缺点：
优点
(1)能够运行时动态获取类的实例，提高灵活性；
(2)与动态编译结合Class.forName(‘com.mysql.jdbc.Driver.class’);//加载MySQL的驱动类
缺点：使用反射性能较低，需要解析字节码，将内存中的对象进行解析。
解决方案
- 通过setAccessible(true)关闭JDK的安全检查来提升反射速度；
- 多次创建一个类的实例时，有缓存会快很多；
- ReflflectASM工具类，通过字节码生成的方式加快反射速度。
反射的应用
Java的反射机制在实际项目中应用广泛，常见的应用场景有：
- 使用JDBC时，如果要创建数据库的连接，则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序 ；
- 多数框架都支持注解/XML配置，从配置中解析出来的类是字符串，需要利用反射机制实例化；
- 面向切面编程（AOP）的实现方案，是在程序运行时创建目标对象的代理类，这必须由反射机制来实现。