Java基础系列—Java反射
能够分析类能力的程序称为反射(reflective)。反射机制的功能非常强大，主要提供了如下功能：
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；
Class类
在程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。这个信息跟踪着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。然而，可以通过专门的Java类访问这些信息，这个类为java.lang.Class。
类Class的实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。 枚举是一种类，一个注释是一种接口。每个数组也属于一个类，它被反映为具有相同元素类型和维数的所有数组共享的Class对象。 原始Java类型（boolean，byte，char，short，int，long，float和double）和关键字void也表示为Class对象。
Class类没有公共构造函数。Class对象由Java虚拟机自动构建，因为加载了类，并且通过调用类加载器中的defineClass方法。
虽然我们不能new一个Class对象，但是却可以通过已有的类得到一个Class对象，共有如下三种方式：
Class类的forName方法
Class clazz = Class.forName("com.codersm.study.jdk.reflect.Person");
通过一个类的对象的getClass()方法
Class clazz = new Person().getClass();
Class字面常量
Class clazz = Person.Class;
小结：
注意调用forName方法时需要捕获一个名称为ClassNotFoundException的异常，因为forName方法在编译器是无法检测到其传递的字符串对应的类是否存在的，只能在程序运行时进行检查，如果不存在就会抛出ClassNotFoundException异常。
Class字面常量这种方法更加简单，更安全。因为它在编译器就会受到编译器的检查同时由于无需调用forName方法效率也会更高，因为通过字面量的方法获取Class对象的引用不会自动初始化该类[?]更加有趣的是字面常量的获取Class对象引用方式不仅可以应用于普通的类，也可以应用用接口，数组以及基本数据类型。
Class类提供了大量的实例方法来获取该Class对象所对应的详细信息,Class类大致包含如下方法,其中每个方法都包含多个重载版本,因此我们只是做简单的介绍,详细请参考JDK文档。
-
获取类信息
image.png -
判断类本身信息的方法
image.png -
使用反射生成并操作对
程序可以通过Method对象来执行相应的方法;
通过Constructor对象来调用对应的构造器创建实例;
通过Filed对象直接访问和修改对象的成员变量值。
创建对象
通过反射来生成对象的方式有两种:
使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例(这种方式要求该Class对象的对应类有默认构造器)。
先使用Class对象获取指定的Constructor对象, 再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例(通过这种方式可以选择指定的构造器来创建实例)。
class Person {
private String name;
private Integer age;
public Person() {
this.name = "system";
this.age = 99;
}
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class pClass = Person.class;
// 通过第1种方式创建对象
Person p = pClass.newInstance();
System.out.println(p);
// 通过第2种方式创建对象
Constructor constructor = pClass.getDeclaredConstructor(
String.class, Integer.class);
Person person2 = constructor.newInstance("zhangsan",20);
System.out.println(person2);
}
}
调用方法
- 当获取到某个类对应的Class对象之后, 就可以通过该Class对象的getMethod来获取一个Method数组或Method对象.每个Method对象对应一个方法,在获得Method对象之后,就可以通过调用invoke方法来调用该Method对象对应的方法。
Person person = new Person();
// 获取getAge方法
Method getAgeMethod = person.getClass().getMethod("getAge",null);
// 调用invoke方法来调用getAge方法
Integer age = (Integer) getAgeMethod.invoke(person,null);
System.out.println(age);
访问成员变量
通过Class对象的的getField()方法可以获取该类所包含的全部或指定的成员变量Field，Filed提供了如下两组方法来读取和设置成员变量值.
getXxx(Object obj): 获取obj对象的该成员变量的值, 此处的Xxx对应8中基本类型,如果该成员变量的类型是引用类型, 则取消get后面的Xxx;
setXxx(Object obj, Xxx val): 将obj对象的该成员变量值设置成val值.此处的Xxx对应8种基本类型, 如果该成员类型是引用类型, 则取消set后面的Xxx;
Person person = new Person();
// 获取name成员变量Field
Field nameField = person.getClass().getDeclaredField("name");
// 启用访问控制权限
nameField.setAccessible(true);
// 获取person对象的成员变量name的值
String name = (String) nameField.get(person);
System.out.println("name = " + name);
// 设置person对象的成员变量name的值
nameField.set(person, "lisi");
System.out.println(person);
操作数组
在Java的java.lang.reflect包中存在着一个可以动态操作数组的类，Array提供了动态创建和访问Java数组的方法。Array允许在执行get或set操作进行取值和赋值。在Class类中与数组关联的方法是：
java.lang.reflect.Array中的常用静态方法如下：
newInstance(Class componentType, int length)
newInstance(Class componentType, int... dimensions)
int getLength(Object array)
Object get(Object array, int index)
void set(Object array, int index, Object value)
实现通用数组复制功能，其代码如下：
public class GenericityArray {
public static T[] copy(T[] clazz) {
return (T[]) Array.newInstance(
clazz.getClass().getComponentType(),
clazz.length);
}
public static void main(String[] args) {
Integer[] array = {1, 2, 3};
Integer[] copyArray = GenericityArray.copy(array);
System.out.println(copyArray.length);
}
}
使用反射获取泛型信息
为了通过反射操作泛型以迎合实际开发的需要, Java新增了
java.lang.reflect.ParameterizedType、 java.lang.reflect.GenericArrayType、java.lang.reflect.TypeVariable、java.lang.reflect.WildcardType。
其中, 我们可以使用ParameterizedType来获取泛型信息.
public class Client {
private Map objectMap;
public void test(Map map, String string) {
}
public Map test() {
return null;
}
/**
* 测试属性类型
*
* @throws NoSuchFieldException
*/
@Test
public void testFieldType() throws NoSuchFieldException {
Field field = Client.class.getDeclaredField("objectMap");
Type gType = field.getGenericType();
// 打印type与generic type的区别
System.out.println(field.getType());
System.out.println(gType);
System.out.println("**************");
if (gType instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType pType = (ParameterizedType) gType;
Type[] types = pType.getActualTypeArguments();
for (Type type : types) {
System.out.println(type.toString());
}
}
}
/**
* 测试参数类型
*
* @throws NoSuchMethodException
*/
@Test
public void testParamType() throws NoSuchMethodException {
Method testMethod = Client.class.getMethod("test", Map.class, String.class);
Type[] parameterTypes = testMethod.getGenericParameterTypes();
for (Type type : parameterTypes) {
System.out.println("type -> " + type);
if (type instanceof ParameterizedType) {
Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
for (Type actualType : actualTypes) {
System.out.println("\tactual type -> " + actualType);
}
}
}
}
/**
* 测试返回值类型
*
* @throws NoSuchMethodException
*/
@Test
public void testReturnType() throws NoSuchMethodException {
Method testMethod = Client.class.getMethod("test");
Type returnType = testMethod.getGenericReturnType();
System.out.println("return type -> " + returnType);
if (returnType instanceof ParameterizedType) {
Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualType : actualTypes) {
System.out.println("\tactual type -> " + actualType);
}
}
}
}