【Java SE】反射与枚举

目录

♫反射

♪什么是反射

♪与反射相关的类

♪什么是Class类

♪获取Class类

♪class类的常用方法

♪反射的使用

♪反射私有方法

♪反射的优缺点

♫枚举

♪什么是枚举

♪枚举的常用方法

♪枚举的构造方法

♫枚举与反射

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♫反射

♪什么是反射

Java反射是Java语言的一个特性，它允许程序在运行时动态获取类的信息和调用类的方法。

Java 程序中许多对象在运行时会出现两种类型： 运行时类型 和编译时类型（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。

♪与反射相关的类

类名	描述
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

♪什么是Class类

class类表示类的实体，是反射机制的起源。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（ 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。

♪获取Class类

要使用反射首先得获取Class对象，获取Class对象可以通过类名、对象或者Class类的静态方法获取该类的Class对象：

定义一个Student类，用于后面的反射操作：

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "李四";
    //公有属性age
    public int age = 18;
    //不带参数的构造方法
    public Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    //带参数的构造方法
    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 eating");
    }
    
    public void sleep(){
        System.out.println("i am sleeping");
    }
    //私有方法
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

♩通过类名获取：

        Student student1 = new Student();
        Class c1 = student1.getClass();

♩通过对象获取：

        Class c2 = Student.class;//说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class

♩通过Class类的静态方法获取（常用）：

        Class c3 = null;
        try {
            c3 = Class.forName("Student");//这里放的是全路径，如果有包需要加包的路径
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

注：一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即上面获取的c1，c2，c3均为一个对象。

♪class类的常用方法

方法	描述
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
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
getAnnotation(Class annotation)	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   annotation)	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
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
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

♪反射的使用

♩反射对象：

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            Student student = (Student)c1.newInstance();
            System.out.println(student);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

运行结果：

♩反射私有的构造方法：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            //注意传入对应的参数（类型.class）
            Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            //设置为true后可修改访问权限
            constructor.setAccessible(true);
            //通过反射获取的构造方法创建对象
            Student student = (Student)constructor.newInstance("张三", 3);
            System.out.println(student);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

运行结果：

♩反射私有属性

import java.lang.reflect.Field;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            //注意参数为要属性名
            Field field = c1.getDeclaredField("name");
            field.setAccessible(true);
            //可以修改该属性的值
            Student student = (Student) c1.newInstance();
            field.set(student,"张三");
            System.out.println(student);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

运行结果：

♪反射私有方法

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            Method method = c1.getDeclaredMethod("function", String.class);
            method.setAccessible(true);
            Student student = (Student)c1.newInstance();
            //给私有方法传递一个参数
            method.invoke(student, "这是一个参数");
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

运行结果：

♪反射的优缺点

反射的优点：

1. 在程序运行时可以动态获取和使用类的信息，增强了程序的灵活性。
2. 可以在运行时对类的成员变量、方法等进行修改，实现对类的动态修改和扩展。
3. 可以对一些没有接口的类进行操作和调用，提高了代码的可读性和可维护性。
4. 可以通过反射实现一些通用的框架和工具，降低了代码的重复性。
5. 可以通过反射实现一些高级操作，如序列化和反序列化等。

反射的缺点：

1. 反射的性能比直接调用方法和访问属性的性能要差，因为它需要进行额外的操作和逻辑判断。
2. 反射破坏了面向对象编程的封装性，对类的内部进行了不可控的操作，可能导致代码的不稳定性和安全性问题。
3. 反射过多地依赖于类的内部实现，对于没有完全公开的类信息，无法进行反射操作。
4. 反射会增加代码的复杂度，需要谨慎使用，以免导致代码可读性和可维护性的下降。

♫枚举

♪什么是枚举

枚举是一种特殊的数据类型，可以用来代替常量来表示固定的值集合，Java中的枚举类型是通过关键字“enum”来定义的：

public enum EnumTest {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
}

注：枚举是java.lang.Enum的子类，它默认继承了这个类。

♪枚举的常用方法

方法	描述
values()	以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()	获取枚举成员的索引位置
valueOf()	将普通字符串转换为枚举实例
compareTo()	比较两个枚举成员在定义时的顺序

public enum EnumTest {
    RED("张三", 3),BLACK,GREEN,WHITE;
    private String name;
    private int age;

    private EnumTest() {

    }
    private EnumTest(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public static void main(String[] args) {
        EnumTest[] enumTests = EnumTest.values();
        for (int i = 0; i < enumTests.length; i++) {
            System.out.println(enumTests[i] + " ori:" + enumTests[i].ordinal());
        }
        EnumTest enumTest = EnumTest.valueOf("WHITE");
        System.out.println(enumTest);
        System.out.println(RED.compareTo(GREEN));
    }
}

运行结果：

♪枚举的构造方法

枚举的构造方法默认是私有的，当枚举对象有参数时，需要提供相应的构造函数：

public enum EnumTest {
    RED("张三", 3),BLACK,GREEN,WHITE;
    private String name;
    private int age;

    private EnumTest() {

    }

    private EnumTest(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

♫枚举与反射

我们知道任何一个类，哪怕其构造方法是私有的，我们也可以通过反射拿到他的实例对象，那么枚举的构造方法也是私有的，我们是否可以拿到呢？

当我们用反射的方法获取构造方法：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public enum EnumTest {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    private EnumTest() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("EnumTest");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor();
            constructor.setAccessible(true);
            EnumTest enumTest = (EnumTest) constructor.newInstance();
            System.out.println(enumTest);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

运行结果会出现异常：

为什么会出现没有对应的构造方法的异常呢？这是因为为了实现枚举类型的安全性和可维护，Java枚举类型的构造方法还有两个隐藏参数（第一个隐藏参数表示枚举类型的名称，它是一个字符串类型的常量，由编译器自动生成；第二个隐藏参数是一个整型类型的常量，它表示枚举类型实例在枚举类型中的顺序，从0开始），但当我们加上这两个参数后：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public enum EnumTest {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    private EnumTest() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = null;
        try {
            c1 = Class.forName("EnumTest");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        try {
            Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            constructor.setAccessible(true);
            EnumTest enumTest = (EnumTest) constructor.newInstance("x",2);
            System.out.println(enumTest);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

程序依然报错：

这里的Constructor.newInstance()报错是因为在这个方法的源码中，枚举被过滤了，所以我们 不能通过反射获取枚举类的实例 。