【数据结构】反射
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语言的反射（reflection）机制。
2 用途(了解)
⭐️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是只对系统应用开放，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是方法。
⭐️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。
4 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 |
4.1 Class类(反射机制的起源)
Class帮助文档代表类的实体，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。
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 |
4.2 反射示例
4.2.1 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。
第一种，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。
Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");
第二种，使用 .class 方法。
【说明】仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
Class<Student> cls2 = Student.class;
第三种，使用类对象的 getClass() 方法，
Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();
验证是否为同一个对象：
System.out.println(cls1 == cls2);//true
System.out.println(cls2 == cls3);//true
示例：
⭐️Student类
public class Student {
private String name;
public int age;
public Student() {
System.out.println("Student类的无参构造");
}
Student(String name) {
System.out.println("Student的一个参数的有参构造");
}
private Student(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("Student类的有参构造");
}
public void fun(int[] arr) {
System.out.println("public权限的成员方法 fun");
}
private String getName() {
return this.name;
}
public static void test() {
System.out.println("Student的静态方法test");
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
⭐️reflectTest类
public class reflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
// 获取Class对象的三种方式(获取的都是同一个东西)
Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");
Class<Student> cls2 = Student.class;
Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();
System.out.println(cls1 == cls2);//true
System.out.println(cls2 == cls3);//true
// 一个类只有一个class对象，所以当使用classStudent时，再使用cls2会报错
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
Field field2 = cls2.getDeclaredField("name");
System.out.println(field2);
}
}
4.2.2 反射的使用
接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解。
【注意】所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面
⭐️反射使用1：产生对象
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;
public class reflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
// 一般只知道这个类
Class<Student> cls2 = Student.class;
// 反射应用1：产生对象
// 通过反射产生Student类的对象
Constructor<Student>[] constructors = (Constructor<Student>[]) cls2.getDeclaredConstructors();
System.out.println(Arrays.toString(constructors));
// 获取私有的有参构造，反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
Constructor<Student> constructor = cls2.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
// 破坏封装性，设置为true后可修改访问权限
constructor.setAccessible(true);
Student stu2 = constructor.newInstance("long",18);
Student stu3 = constructor.newInstance("呵呵",20);
System.out.println(stu2);
System.out.println(stu3);
}
⭐️反射应用2：通过反射来操作类中的方法
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;
public class reflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 一般只知道这个类
Class<Student> cls2 = Student.class;
// 反射应用2：通过反射来操作类中的方法
Method[] methods = cls2.getDeclaredMethods();
System.out.println(Arrays.toString(methods));
// 通过反射来调用普通方法与静态方法
// 调用普通方法都要产生对象
Student student = cls2.newInstance();
Method methodFun = cls2.getDeclaredMethod("fun", int[].class);
// 通过Method反射对象调用fun方法
methodFun.invoke(student, new int[]{1, 3, 5, 7, 9});
// 通过反射调用静态方法
Method methodTest = cls2.getDeclaredMethod("test");
methodTest.invoke(null);
}
}
⭐️反射应用3：通过反射来操作类中的属性
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;
public class reflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.要用反射操作某个类，先获取该类的class对象
// 一般只知道这个类
Class<Student> cls2 = Student.class;
// 反射应用3：通过反射来操作类中的属性
Field[] fields = cls2.getDeclaredFields();
System.out.println(Arrays.toString(fields));
Field field = cls2.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
Student student = cls2.newInstance();
field.set(student,"long");
String name = (String) field.get(student);
System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
}
}
5 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。