黑马程序员_JAVA反射机制
Java 语言的反射机制
在Java运行时环境中，对于任意一个类，可以知道这个类有哪些属性和方法。对于任意一个对象，可以调用它的任意一个方法。
这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。
Java 反射机制主要提供了以下功能
在运行时判断任意一个对象所属的类。
在运行时构造任意一个类的对象。
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
在运行时调用任意一个对象的方法
Reflection 是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。
一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。
尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。这种“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。
Java Reflection API 简介
在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中
Class类：代表一个类。
Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。
Method类：代表类的方法。
Constructor 类：代表类的构造方法。
Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法
例程DumpMethods类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息：
清单1：DumpMethods.java
import java.lang.reflect.Method;
public class DumpMethods {
public static void main(String args[]) throws Exception {
// 加载并初始化命令行参数指定的类
Class<?> classType = Class.forName(args[0]);
// 获得类的所有方法
Method methods[] = classType.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
System.out.println(methods[i].toString());
}
}
}
例程ReflectTester 类进一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回。这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法。
清单2：ReflectTester.java
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectTester {
public Object copy(Object object) throws Exception {
// 获得对象的类型
Class<?> classType = object.getClass();
System.out.println("Class:" + classType.getName());
// 通过默认构造方法创建一个新的对象
Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {}).newInstance(new Object[] {});
// 获得对象的所有属性
Field fields[] = classType.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
Field field = fields[i];
// 属性名称
String fieldName = field.getName();
// 得到属性名称的第一个字母并转成大小
String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();
// 获得和属性对应的getXXX()方法的名字：get+属性名称的第一个字母并转成大小+属性名去掉第一个字母，
// 如属性名称为name，则：get+N+ame
String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);
// 获得和属性对应的setXXX()方法的名字
String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);
// 获得和属性对应的getXXX()方法
Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[] {});
// 获得和属性对应的setXXX()方法，传入参数为参数的类型
Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[] { field.getType() });
// 调用原对象的getXXX()方法
Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});
System.out.println(fieldName + ":" + value);
// 调用拷贝对象的setXXX()方法
setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });
}
return objectCopy;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Customer customer = new Customer("Tom", 21);
customer.setId(new Long(1));
Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);
System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " " + customerCopy.getName()
+ " " + customerCopy.getAge());
}
}
class Customer {
private Long id;
private String name;
private int age;
public Customer() {
}
public Customer(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Long getId() {
return id;
}
public void setId(Long id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
输出结果为：
Class:com.coderdream.reflection.Customer id:1 name:Tom age:21 Copy information:1 Tom 21
ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤
（1）获得对象的类型：
Class classType=object.getClass();
System.out.println("Class:"+classType.getName());
在java.lang.Object 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法
getName()：获得类的完整名字。
getFields()：获得类的public类型的属性。
getDeclaredFields()：获得类的所有属性。
getMethods()：获得类的public类型的方法。
getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。
getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型。
getConstructors()：获得类的public类型的构造方法。
getConstructor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。
newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。
（2）通过默认构造方法创建一个新对象：
Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。
（3）获得对象的所有属性：
Field fields[]=classType.getDeclaredFields();
Class 类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性
（4）获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中。
在例程InvokeTester类的main()方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的add()和echo()方法
add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象的代码如下：
Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});
Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回
在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：
Object result=addMethod.invoke(invokeTester,
new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});
清单3：InvokeTester.java
import java.lang.reflect.Method;
public class InvokeTester {
public int add(int param1, int param2) {
return param1 + param2;
}
public String echo(String msg) {
return "echo: " + msg;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> classType = InvokeTester.class;
Object invokeTester = classType.newInstance();
// Object invokeTester = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
// 调用InvokeTester对象的add()方法
Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class, int.class });
Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { new Integer(100),
new Integer(200) });
System.out.println((Integer) result);
// 调用InvokeTester对象的echo()方法
Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[] { String.class });
result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { "Hello" });
System.out.println((String) result);
}
}
java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。例程 ArrayTester1 类的main()方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接着把索引位置为5 的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5 的元素的值。
清单5：ArrayTester1.java
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
// 创建一个长度10的字符串数组
Object array = Array.newInstance(classType, 10);
// 把索引位置为5的元素设为“hello”
Array.set(array, 5, "hello");
// 获得索引位置为5的元素的值
String s = (String)Array.get(array, 5);
System.out.println(s);
}
}
例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为[3][5][10] 的元素的值为设37。
清单6：ArrayTester2.java
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一个三维数组
int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };
Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
Object arrayObj = Array.get(array, 3);
Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();
System.out.println(cls);
arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);
Array.setInt(arrayObj, 10, 37);
int[][][] arrayCast = (int[][][])array;
System.out.println(arrayCast[3][5][10]);
}
}
Class类
众所周知Java有个Object 类，是所有Java 类的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java 类中被改写的方法（methods）：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等，其中getClass()返回一个Class 类的对象。
Class 类十分特殊。它和一般Java类一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的类（classes）和接口（interfaces），也用来表达枚举（enum）、数组（array）、primitive Java types（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词void。当一个类被加载，或当类加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class 对象（object）。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class object的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），不能够！因为Class并没有公共构造函数（public constructor）。
Class类是反射（Reflection）的起源。针对任何您想探勘的类（class），唯有先为它产生一个Class对象（object），接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。
“Class” 对象（object）的取得途径
Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class object：
清单7：GetClassDemo.java
import java.awt.Button;
public class GetClassDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
GetClassDemo.f1();
GetClassDemo.f2();
GetClassDemo.f3();
GetClassDemo.f4();
}
/**
* 通过getClass()和getSuperclass()方法
*/
public static void f1() {
Button b = new Button();
Class<?> c1 = b.getClass();
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = c2.getSuperclass();
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = c3.getSuperclass();
System.out.println(c4);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/**
* 通过Class.forName()方法
* @throws Exception
*/
public static void f2() throws Exception {
Class<?> c1 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = Class.forName("java.awt.Button");
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = Class.forName("java.util.LinkedList$Entry");
System.out.println(c3);
// 报空指针异常
// Class<?> c4 = Class.forName("I");
// System.out.println(c4);
Class<?> c5 = Class.forName("[I");
System.out.println(c5);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/**
* 通过 .class 属性
* @throws Exception
*/
public static void f3() throws Exception {
Class<?> c1 = String.class;
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = java.awt.Button.class;
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = int.class;
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = int[].class;
System.out.println(c4);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/**
* 通过 .TYPE 属性
* @throws Exception
*/
public static void f4() throws Exception {
Class<?> c1 = Boolean.TYPE;
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = Byte.TYPE;
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = Character.TYPE;
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = Short.TYPE;
System.out.println(c4);
Class<?> c5 = Integer.TYPE;
System.out.println(c5);
Class<?> c6 = Long.TYPE;
System.out.println(c6);
Class<?> c7 = Float.TYPE;
System.out.println(c7);
Class<?> c8 = Double.TYPE;
System.out.println(c8);
Class<?> c9 = Void.TYPE;
System.out.println(c9);
}
}
输出结果：
class java.awt.Button class java.awt.Component class java.lang.Object null ------------------------------------------------ class java.lang.String class java.awt.Button class java.util.LinkedList$Entry class [I ------------------------------------------------ class java.lang.String class java.awt.Button int class [I ------------------------------------------------ boolean byte char short int long float double void
运行时生成对象实例（instances）
欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无参数的构造函数”，一个针对“带参数构造函数”。
情况1：类存在不带参数的构造函数
直接使用newInstance()方法
情况2：类不存在不带参数的构造函数
先生成Constructor对象，传入参数类型数组，然后调用此对象的newInstance()方法，同时传入实际参数。
首先准备一个Class[]做为构造函数的参数类型（本例指定为一个double和一个int），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属构造函数对象（Constructor ），接下来再准备一个Object[] 做为构造函数的实参值（本例指定3.14159和125），调用上述专属构造函数对象的newInstance()。
清单8：NewInstance.java
import java.lang.reflect.Constructor;
public class NewInstance {
double d;
int i;
public NewInstance(double d, int i) {
super();
this.d = d;
this.i = i;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 通过传入参数完整类名得到Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.NewInstance");
// 构造类型对象数组
Class<?>[] pTypes = new Class[]{double.class,int.class};
// 传入参数，得到Constructor对象
Constructor<?> ctor = c.getConstructor(pTypes);
// 构造实际参数数组
Object[] arg = new Object[] {3.14159, 125};
// 得到对象实例
Object obj = ctor.newInstance(arg);
System.out.println(obj.getClass());
}
}
输出结果：
class com.coderdream.reflection.NewInstance
运行时调用方法（methods）
这个动作和上述调用“带参数之构造函数”相当类似。首先准备一个Class[]做为参数类型（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来准备一个Object[]放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的invoke()。
为什么获得Method object时不需指定回返类型？
因为方法重载（method overloading）机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的方法（method）。
运行时变更属性（fields）内容
与先前两个动作相比，“变更属性（field）内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的get()和set()，
清单9：RuntimeInvoke.java
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Hashtable;
public class RuntimeInvoke {
public double d;
public String func(String s, Hashtable<?, ?> ht) {
System.out.println("func invoked");
return s;
}
/**
* 通过反射得到方法
* @throws Exception
*/
public static void f1() throws Exception {
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");
Class<?>[] ptypes = new Class[2];
ptypes[0] = Class.forName("java.lang.String");
ptypes[1] = Class.forName("java.util.Hashtable");
Method m = c.getMethod("func", ptypes);
RuntimeInvoke obj = new RuntimeInvoke();
Object[] arg = new Object[2];
arg[0] = new String("Hello, world");
arg[1] = null;
Object r = m.invoke(obj, arg);
String rval = (String) r;
System.out.println(rval);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/**
* 通过反射得到属性
* @throws Exception
*/
public static void f2() throws Exception {
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");
Field f = c.getField("d");
RuntimeInvoke obj = new RuntimeInvoke();
System.out.println("d= " + (Double) f.get(obj));
f.set(obj, 12.34);
System.out.println("d= " + obj.d);
}
/**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
RuntimeInvoke.f1();
RuntimeInvoke.f2();
}
}
输出结果：
func invoked Hello, world ------------------------------------------------ d= 0.0 d= 12.34
== 比较内存地址
equals 比较内容
从Object层次来说，==与equals是相同的，都是比较内存地址，也就是说，都是比较两个引用是否指向同一个对象，是则返回true，否则返回false。
很多类都重写（overwrite）了equals方法，最典型的是String类。