Java反射机制

前言

  Java反射机制是Java语言提供的一种强大功能，允许在运行时动态检查和操作类的结构。与传统编程方式不同，反射使得程序能够在编译期不确定类型和方法的情况下，对类的构造函数、方法、字段等进行操作。这种灵活性在许多高级编程场景中至关重要，尤其是在框架开发、动态代理、依赖注入、测试工具和序列化等领域。通过反射，开发者可以编写出更加通用、灵活的代码，使应用程序具备更强的动态特性。然而，反射的使用也带来了性能开销和安全性挑战，因此需要在特定场景中慎重考虑。本文将详细探讨Java反射机制的原理、应用场景以及使用中的注意事项，帮助开发者更好地理解和应用这一强大的工具

问题:如果仅仅知道一个类的类名，能否动态得到类的定义信息，包括哪些方法， 属性等？

Java反射的概念

   在运行状态中,在仅知道一个类名时,就可以动态获得类中的信息,创建对象,调用对象成员的机制成为Java反射机制

Java反射的作用

     动态获取类的信息

Java反射主要包括

1. Class 类型 
2. Constructor 构造方法 
3. Method 方法 
4. Field 属性

Class类型-->获取类的Class对象

第一种:类的途径获取

String classname = "com.kid.javaReflect.User";
Class clazz = Class.forName(classname);

第二种:类名获取

Class clazz2 = User.class; //直接User类获取

第三种:类对象获取

        User user = new User();
        Class clazz3 = user.getClass();

获取构造方法

1.获取类的Class对象

        //使用反射机制时,只知道类的名称
        String classname = "com.kid.javaReflect.User";
        //1.通过类名,获得到类的Class对象
        Class cla = Class.forName(classname);

2.通过类的Class对象获取构造方法

 //获得类中的无参构造方法
       Constructor constructor1 = cla.getConstructor();
 //获得类中的有参构造方法
       Constructor constructor2 = cla.getConstructor(String.class, String.class);

3.创建对象(使用构造方法创建对象)

       //获得类中的构造方法,通过构造方法api中的方法创建对象
       Constructor constructor1 = cla.getConstructor();
       //创建对象
       Object object1 = constructor1.newInstance();
       //创建有参构造方法
       Constructor constructor2 = cla.getConstructor(String.class, String.class);
       //创建有对象
       Object object2 = constructor1.newInstance("admin", "111");

4.获取私有的构造方法(可以获取所有类型的构造方法)

        //虽然可以获取私有的构造方法,但是一般不建议操作私有成员,因为打破了封装性
        cla.getDeclaredConstructor(); //获取类中任意的构造方法,包含私有的
        cla.getDeclaredConstructors(); //获取类中所有的构造方法,包含私有的

Method 方法

Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) ： 通过指定方法名，参数类型，返回一个Method实例

Method类将类中的方法进行封装，可以动态获得方法的信息

例如 :

•  getName：获得方法名字
•  getParameterTypes：获得方法参数类型

除了动态获得方法信息外，Method还能动态调用某一个对象的具体方法

● invoke(Object obj, Object... args) ：使用obj调用该方法，参数为args

代码演示:

获取类中的所有方法

   Class clazz = MyClass.class;
   Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
   for (Method method : methods) {
       System.out.println("方法名：" + method.getName());
   }

调用获取到的方法

Class clazz = MyClass.class;
Object obj = clazz.newInstance();
try {
    Method method = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod", int.class);
    method.setAccessible(true);
    method.invoke(obj, 10);
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException | InstantiationException e) {
    e.printStackTrace();
}

Field 属性

获得Field实例，都是通过Class中的方法实现

● public Field getField(String name)通过指定Field名字，返回 Field实例.

Field类将类的属性进行封装，可以获得属性的基本信息、属性的值，也 可以对属性进行赋值.

• getName：返回属性的名字
• set:设置属性值

代码演示:

        //使用反射机制时,只知道类的名称
        String classname = "com.kid.javaReflect.User";

        //1.通过类名,获得到类的Class对象
        Class cla = Class.forName(classname);
        //2.通过类的Class对象,创建对象
        Object object = cla.newInstance();

获得类中的成员变量

        //获得类中的成员变量
        //cla.getField("account"); //获得指定名称的公共的成员变量
        Field accountFiled = cla.getDeclaredField("account"); //获得指定名称的成员变量,包含私有的

cla.getField("account")--->拿去公共的变量

cla.getDeclaredField("account") ----> 拿去所有的,包括可以获取私有的成员变量

注:但是拿去私有的成员变量不可以赋值,等操作(因为破坏了封装性),也可以使用代码修改设置

      field.setAccessible(true); //允许访问操作私有属性

模拟MyBatis反射:

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {

        /*
         * Java中创建对象的方式
         *  1.new
         *  2.反序列化
         *  3.反射机制
         *  4.对象克隆
         * */
        //使用反射机制时,只知道类的名称
        String classname = "com.kid.javaReflect.User";

        //1.通过类名,获得到类的Class对象
        Class cla = Class.forName(classname);
        //2.通过类的Class对象,创建对象
        Object object = cla.newInstance();
        //获得类中的成员变量
        //cla.getField("account"); //获得指定名称的公共的成员变量
        Field accountFiled = cla.getDeclaredField("account"); //获得指定名称的成员变量,包含私有的
        //accountFiled.set(object,"admin"); 这样会报错,因为不可以拿去私有属性操作
        HashMap map = new HashMap<>();
        map.put("account","admin");
        map.put("passWord","111");
        Field[] declaredFields = cla.getDeclaredFields();
        for (Field field : declaredFields){
            field.setAccessible(true); //允许访问操作私有属性
            field.set(object,map.get(field.getName()));
        }
        System.out.println(object);
    }

Json简单实现

package com.kid.javaReflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class JsonUtil {
    public static String objectToJson(Object object) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {

        Class cla = object.getClass();
        Field[] declaredFields = cla.getDeclaredFields();
        String a = "";
        for (Field field : declaredFields){
            String getMethodName = "get" + field.getName().substring(0,1).toUpperCase()+field.getName().substring(1);
            Method getMethod = cla.getMethod(getMethodName);
            Object value = getMethod.invoke(object);
             a = a + field.getName() + ":" + String.valueOf(value) +" ";
        }
        return a;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User("admin","111");
        System.out.println(objectToJson(user));
    }
}

反射机制的使用场景 

• 动态加载和调用：根据类名或方法名在运行时加载类、调用方法、访问字段。
• 框架实现：用于依赖注入（如Spring）、ORM（如Hibernate）等框架中，提供动态配置和操作。
• 动态代理：创建代理对象并处理方法调用，常用于AOP编程。
• 通用代码：操作未知类型的对象，编写更灵活的代码。
• 测试框架：自动发现和调用测试方法，访问私有成员。
• 处理注解：读取和处理注解，实现框架中的注解驱动逻辑

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