java反射机制

一、什么是反射：
      反射的概念是由Smith在1982年首次提出的，主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。这一概念的提出很快引发了计算机科学领域关于应用反射性的研究。它首先被程序语言的设计领域所采用,并在Lisp和面向对象方面取得了成绩。其中LEAD/LEAD++、OpenC++ 、MetaXa和OpenJava等就是基于反射机制的语言。最近，反射机制也被应用到了视窗系统、操作系统和文件系统中。

      反射本身并不是一个新概念，尽管计算机科学赋予了反射概念新的含义。在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己行为的描述（self-representation）和监测（examination），并能根据自身行为的状态和结果，调 整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。

二、什么是Java中的类反射：
       Reflection 是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中的 Java程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性和方法。Java 的这一能力在实际应用中用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。
Reflection 是 Java 被视为动态（或准动态）语言的关键，允许程序于执行期 Reflection APIs 取得任何已知名称之 class 的內部信息，包括 package、type parameters、superclass、implementedinterfaces、inner classes, outerclass, fields、constructors、methods、modifiers，並可于执行期生成instances、变更 fields 內容或唤起 methods。

三、Java类反射中所必须的类：
      Java的类反射所需要的类并不多，它们分别是：Field、Constructor、Method、Class、Object，下面我将对这些类做一个简单的说明。
Field类：提供有关类或接口的属性的信息，以及对它的动态访问权限。反射的字段可能是一个类（静态）属性或实例属性，简单的理解可以把它看成一个封装反射类的属性的类。
Constructor类：提供关于类的单个构造方法的信息以及对它的访问权限。这个类和Field类不同，Field类封装了反射类的属性，而Constructor类则封装了反射类的构造方法。
Method类：提供关于类或接口上单独某个方法的信息。所反映的方法可能是类方法或实例方法（包括抽象方法）。这个类不难理解，它是用来封装反射类方法的一个类。
Class类：类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，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。
Object类：每个类都使用 Object 作为超类。所有对象（包括数组）都实现这个类的方法。

 

JAVA反射机制的学习

JAVA语言中的反射机制：
    在Java 运行时 环境中，对于任意一个类，能否知道这个类有哪些属性和方法？
    对于任意一个对象，能否调用他的方法？这些答案是肯定的，这种动态获取类的信息，以及动态调用类的方法的功能来源于JAVA的反射。从而使java具有动态语言的特性。

  JAVA反射机制主要提供了以下功能：
      1.在运行时判断任意一个对象所属的类
      2.在运行时构造任意一个类的对象
      3.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）
      4.在运行时调用任意一个对象的方法（*****注意：前提都是在运行时，而不是在编译时）

  Java 反射相关的API简介：
      位于java。lang。reflect包中
        --Class类：代表一个类
        --Filed类：代表类的成员变量
        --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。该类中的所有方法都是静态方法

 

 

Java反射机制的基本方法：

输出方法：

1.      得到某个对象的属性

 

 

2.      得到所以的属性

3.      如何取得属性中的值

静态属性与普通属性的区别：get（obj）中的参数不同，静态属性是Class,而普通属性是  对象

 

4.      得到对象方法

5.       执行某对象的方法

 public Object invokeMethod(Object owner,String methodName, Object[] args) throws Exception {
 
   Class ownerClass = owner.getClass();

    Class[] argsClass =new Class[args.length];
   for (int i = 0, j = args.length; i < j; i++) {        argsClass = args.getClass();
    }
 
    Method method =ownerClass.getMethod(methodName, argsClass);

    returnmethod.invoke(owner, args);
 }
Class owner_class = owner.getClass() ：首先还是必须得到这个对象的Class。

5～9行：配置参数的Class数组，作为寻找Method的条件。

Method method = ownerClass.getMethod(methodName, argsClass)：通过Method名和参数的Class数组得到要执行的Method。

method.invoke(owner, args)：执行该Method，invoke方法的参数是执行这个方法的对象，和参数数组。返回值是Object，也既是该方法的返回值。

 

6. 判断是否为某个类的实例

1 public boolean isInstance(Object obj, Class cls) {
2     return cls.isInstance(obj);
3 }

7. 得到数组中的某个元素
1 public Object getByArray(Object array, int index) {
2     return Array.get(array,index);
3 }

 

 

 

四、Java的反射类能做什么：
       看完上面的这么多我想你已经不耐烦了，你以为我在浪费你的时间，那么好吧！下面我们就用一些简单的小例子来说明它。
       首先我们来看一下通过Java的反射机制我们能得到些什么。
       首先我们来写一个类：
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.ActionEvent;
class A extends Object implements ActionListener{
private int a = 3;
public Integer b = new Integer(4);
public A(){}
public A(int id,String name){}
public int abc(int id,String name){return 0;}
public void actionPerformed(ActionEvent e){}
}
你可能被我这个类弄糊涂了，你看不出我要做什么，那就不要看这个类了，这个类是用来测试的，你知道知道它继承了Object类，有一个接口是ActionListener，两个属性int和Integer,两个构造方法和两个方法，这就足够了。
下面我们把A这个类作为一个反射类，来过去A类中的一些信息，首先我们先来过去一下反射类中的属性和属性值。
import java.lang.reflect.*;
class B{
public static void main(String args[]){
A r = new A();
Class temp = r.getClass();
try{
         System.out.println("反射类中所有公有的属性");
                        Field[] fb  =temp.getFields();
for(int j=0;j<fb.length;j++){
Class cl = fb[j].getType();
System.out.println("fb:"+cl);
}

                       System.out.println("反射类中所有的属性");
Field[] fa = temp.getDeclaredFields();
                       for(int j=0;j<fa.length;j++){
Class cl = fa[j].getType();
System.out.println("fa:"+cl);
}
                          System.out.println("反射类中私有属性的值");
Field f = temp.getDeclaredField("a");
f.setAccessible(true);
Integer i = (Integer)f.get(r);
System.out.println(i);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}

}
这里用到了两个方法，getFields()、getDeclaredFields()，它们分别是用来获取反射类中所有公有属性和反射类中所有 的属性的方法。另外还有getField(String)和getDeclaredField(String)方法都是用来过去反射类中指定的属性的方法，要注意的是getField方法只能取到反射类中公有的属性，而getDeclaredField方法都能取到。
这里还用到了Field 类的setAccessible方法，它是用来设置是否有权限访问反射类中的私有属性的，只有设置为true时才可以访问，默认为false。另外 Field类还有set(ObjectAttributeName,Object value)方法，可以改变指定属性的值。

下面我们来看一下如何获取反射类中的构造方法
import java.lang.reflect.*;
public class SampleConstructor {
public static void main(String[] args) {
A r = new A();
printConstructors(r);
}

public static void printConstructors(A r) {
Class c = r.getClass();
//获取指定类的类名
String className = c.getName();
try {
//获取指定类的构造方法
Constructor[] theConstructors = c.getConstructors();
for(int i=0; i<theConstructors.length; i++) {
//获取指定构造方法的参数的集合
Class[] parameterTypes = theConstructors[i].getParameterTypes();

System.out.print(className + "(");

for(int j=0; j<parameterTypes.length; j++)
System.out.print(parameterTypes[j].getName() + " ");

System.out.println(")");

}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这个例子很简单,只是用getConstructors()方法获取了反射类的构造方法的集合，并用Constructor类的getParameterTypes()获取该构造方法的参数。

下面我们再来获取一下反射类的父类（超类）和接口
import java.io.*;
import java.lang.reflect.*;

public class SampleInterface {
public static void main(String[] args) throws Exception {
A raf = new A();
printInterfaceNames(raf);
}

public static void printInterfaceNames(Object o) {
Class c = o.getClass();
//获取反射类的接口
Class[] theInterfaces = c.getInterfaces();
for(int i=0; i<theInterfaces.length; i++)
System.out.println(theInterfaces[i].getName());
//获取反射类的父类（超类）
Class theSuperclass = c.getSuperclass();
System.out.println(theSuperclass.getName());
}
}
这个例子也很简单，只是用Class类的getInterfaces()方法获取反射类的所有接口，由于接口可以有多个，所以它返回一个 Class数组。用getSuperclass()方法来获取反射类的父类（超类），由于一个类只能继承自一个类，所以它返回一个Class对象。

下面我们来获取一下反射类的方法
import java.lang.reflect.*;
public class SampleMethod {

public static void main(String[] args) {
A p = new A();
printMethods(p);
}

public static void printMethods(Object o) {
Class c = o.getClass();
String className = c.getName();
Method[] m = c.getMethods();
for(int i=0; i<m.length; i++) {
//输出方法的返回类型
System.out.print(m[i].getReturnType().getName());
//输出方法名
System.out.print(" "+m[i].getName()+"(");
//获取方法的参数
Class[] parameterTypes = m[i].getParameterTypes();
for(int j=0; j<parameterTypes.length; j++){
System.out.print(parameterTypes[j].getName());
if(parameterTypes.length>j+1){
System.out.print(",");
}
}

System.out.println(")");
}

}

}
这个例子并不难，它只是获得了反射类的所有方法，包括继承自它父类的方法。然后获取方法的返回类型、方法名和方法参数。

接下来让我们回过头来想一想，我们获取了反射类的属性、构造方法、父类、接口和方法，可这些东西能帮我们做些什么呢！！
下面我写一个比较完整的小例子，来说明Java的反射类能做些什么吧！！
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class LoadMethod {
public Object Load(String cName,String MethodName,String[] type,String[]param){
Object retobj = null;
try {
        //加载指定的Java类
            Class cls =Class.forName(cName);
           
            //获取指定对象的实例
            Constructorct = cls.getConstructor(null);
            Object obj =ct.newInstance(null);
           
            //构建方法参数的数据类型
            Classpartypes[] = this.getMethodClass(type);
           
            //在指定类中获取指定的方法
            Method meth= cls.getMethod(MethodName, partypes);
           
            //构建方法的参数值
            Objectarglist[] = this.getMethodObject(type,param);

            //调用指定的方法并获取返回值为Object类型
            retobj=meth.invoke(obj, arglist);

        }
        catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
        }
return retobj;
}

//获取参数类型Class[]的方法
public Class[] getMethodClass(String[] type){
Class[] cs = new Class[type.length];
for (int i = 0; i < cs.length; i++) {
if(!type[i].trim().equals("")||type[i]!=null){
if(type[i].equals("int")||type[i].equals("Integer")){
cs[i]=Integer.TYPE;
}else if(type[i].equals("float")||type[i].equals("Float")){
cs[i]=Float.TYPE;
}elseif(type[i].equals("double")||type[i].equals("Double")){
cs[i]=Double.TYPE;
}else if(type[i].equals("boolean")||type[i].equals("Boolean")){
cs[i]=Boolean.TYPE;
}else{
cs[i]=String.class;
}
}
}
return cs;
}

//获取参数Object[]的方法
public Object[] getMethodObject(String[] type,String[] param){
Object[] obj = new Object[param.length];
for (int i = 0; i < obj.length; i++) {
if(!param[i].trim().equals("")||param[i]!=null){
if(type[i].equals("int")||type[i].equals("Integer")){
obj[i]= new Integer(param[i]);
}else if(type[i].equals("float")||type[i].equals("Float")){
obj[i]= new Float(param[i]);
}else if(type[i].equals("double")||type[i].equals("Double")){
obj[i]= new Double(param[i]);
}elseif(type[i].equals("boolean")||type[i].equals("Boolean")){
obj[i]=new Boolean(param[i]);
}else{
obj[i] = param[i];
}
}
}
return obj;
}
}
这是我在工作中写的一个实现Java在运行时加载指定的类，并调用指定方法的一个小例子。这里没有main方法，你可以自己写一个。
Load方法接收的五个参数分别是，Java的类名，方法名，参数的类型和参数的值。

 

 

三、安全性和反射
：
在处理反射时安全性是一个较复杂的问题。反射经常由框架型代码使用，由于这一点，我们可能希望框架能够全面接入代码，无需考虑常规的接入限制。但是，在其它情况下，不受控制的接入会带来严重的安全性风险，例如当代码在不值得信任的代码共享的环境中运行时。
由于这些互相矛盾的需求，Java编程语言定义一种多级别方法来处理反射的安全性。基本模式是对反射实施与应用于源代码接入相同的限制：
n         从任意位置到类公共组件的接入
n         类自身外部无任何到私有组件的接入
n         受保护和打包（缺省接入）组件的有限接入
不 过至少有些时候，围绕这些限制还有一种简单的方法。我们可以在我们所写的类中，扩展一个普通的基本类 java.lang.reflect.AccessibleObject 类。这个类定义了一种setAccessible方法，使我们能够启动或关闭对这些类中其中一个类的实例的接入检测。唯一的问题在于如果使用了安全性管理器，它将检测正在关闭接入检测的代码是否许可了这样做。如果未许可，安全性管理器抛出一个例外。
下面是一段程序，在TwoString 类的一个实例上使用反射来显示安全性正在运行：
public class ReflectSecurity {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            TwoString ts= new TwoString("a", "b");
            Field field= clas.getDeclaredField("m_s1");
//         field.setAccessible(true);
           System.out.println("Retrieved value is " +
               field.get(inst));
        } catch (Exception ex) {
           ex.printStackTrace(System.out);
        }
    }
}
如 果我们编译这一程序时，不使用任何特定参数直接从命令行运行，它将在field .get(inst)调用中抛出一个IllegalAccessException异常。如果我们不注释 field.setAccessible(true)代码行，那么重新编译并重新运行该代码，它将编译成功。最后，如果我们在命令行添加了JVM参数-Djava.security.manager以实现安全性管理器，它仍然将不能通过编译，除非我们定义了ReflectSecurity类的许可权 限。
四、反射性能
：
反射是一种强大的工具，但也存在一些不足。一个主要的缺点是对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。
下 面的程序是字段接入性能测试的一个例子，包括基本的测试方法。每种方法测试字段接入的一种形式 -- accessSame 与同一对象的成员字段协作，accessOther使用可直接接入的另一对象的字段，accessReflection 使用可通过反射接入的另一对象的字段。在每种情况下，方法执行相同的计算 -- 循环中简单的加/乘顺序。
程序如下：
public int accessSame(int loops) {
    m_value = 0;
    for (int index = 0; index < loops; index++) {
        m_value = (m_value + ADDITIVE_VALUE)*
           MULTIPLIER_VALUE;
    }
    return m_value;
}
 
public int accessReference(int loops) {
    TimingClass timing = new TimingClass();
    for (int index = 0; index < loops; index++) {
        timing.m_value = (timing.m_value +ADDITIVE_VALUE) *
           MULTIPLIER_VALUE;
    }
    return timing.m_value;
}
 
public int accessReflection(int loops) throws Exception {
    TimingClass timing = new TimingClass();
    try {
        Field field = TimingClass.class.
           getDeclaredField("m_value");
        for (int index = 0; index <loops; index++) {
            int value =(field.getInt(timing) +
               ADDITIVE_VALUE)* MULTIPLIER_VALUE;
           field.setInt(timing, value);
        }
        return timing.m_value;
    } catch (Exception ex) {
        System.out.println("Error usingreflection");
        throw ex;
    }
}
在上面的例子中，测试程序重复调用每种方法，使用一个大循环数，从而平均多次调用的时间衡量结果。平均值中不包括每种方法第一次调用的时间，因此初始化时间不是结果中的一个因素。下面的图清楚的向我们展示了每种方法字段接入的时间：
图 1：字段接入时间
：
我 们可以看出：在前两副图中(Sun JVM)，使用反射的执行时间超过使用直接接入的1000倍以上。通过比较，IBM JVM可能稍好一些，但反射方法仍旧需要比其它方法长700倍以上的时间。任何JVM上其它两种方法之间时间方面无任何显著差异，但IBM JVM几乎比Sun JVM快一倍。最有可能的是这种差异反映了Sun Hot Spot JVM的专业优化，它在简单基准方面表现得很糟糕。反射性能是Sun开发1.4 JVM时关注的一个方面，它在反射方法调用结果中显示。在这类操作的性能方面，Sun 1.4.1 JVM显示了比1.3.1版本很大的改进。
如 果为为创建使用反射的对象编写了类似的计时测试程序，我们会发现这种情况下的差异不象字段和方法调用情况下那么显著。使用newInstance()调用 创建一个简单的java.lang.Object实例耗用的时间大约是在Sun1.3.1 JVM上使用new Object()的12倍，是在IBM 1.4.0 JVM的四倍，只是Sun 1.4.1 JVM上的两部。使用Array.newInstance(type,size)创建一个数组耗用的时间是任何测试的JVM上使用new type[size]的两倍，随着数组大小的增加，差异逐步缩小。
结束语
：
Java语言反射提供一种动态链接程序组件的多功能方 法。它允许程序创建和控制任何类的对象(根据安全性限制)，无需提前硬编码目标类。这些特性使得反射特别适用于创建以非常普通的方式与对象协作的库。例如，反射经常在持续存储对象为数据库、XML或其它外部格式的框架中使用。Java reflection 非常有用，它使类和数据结构能按名称动态检索相关信息，并允许在运行着的程序中操作这些信息。Java 的这一特性非常强大，并且是其它一些常用语言，如C、C++、Fortran 或者 Pascal 等都不具备的。
但反射有两个缺点。第一个是 性能问题。用于字段和方法接入时反射要远慢于直接代码。性能问题的程度取决于程序中是如何使用反射的。如果它作为程序运行中相对很少涉及的部分，缓慢的性能将不会是一个问题。即使测试中最坏情况下的计时图显示的反射操作只耗用几微秒。仅反射在性能关键的应用的核心逻辑中使用时性能问题才变得至关重要。
许 多应用中更严重的一个缺点是使用反射会模糊程序内部实际要发生的事情。程序人员希望在源代码中看到程序的逻辑，反射等绕过了源代码的技术会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂，正如性能比较的代码实例中看到的一样。解决这些问题的最佳方案是保守地使用反射——仅在它可以真正增加灵活性的地方—— 记录其在目标类中的使用。

 

 

java 代码

1. package cn.com.reflection;   
2.   
3. import java.lang.reflect.Field;   
4. import java.lang.reflect.InvocationTargetException;   
5. import java.lang.reflect.Method;   
6.   
7. public class ReflectTester {   
8.   
9.     /**  
10.      * 在这个类里面存在有copy（）方法，根据指定的方法的参数去 构造一个新的对象的拷贝  
11.      * 并将他返回  
12.      * @throws NoSuchMethodException   
13.      * @throws InvocationTargetException   
14.      * @throws IllegalAccessException   
15.      * @throws InstantiationException   
16.      * @throws SecurityException   
17.      * @throws IllegalArgumentException   
18.      */  
19.     public Object copy(Object obj) throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException{   
20.            
21.         //获得对象的类型   
22.         Class classType=obj.getClass();   
23.         System.out.println("该对象的类型是："+classType.toString());   
24.            
25.         //通过默认构造方法去创建一个新的对象，getConstructor的视其参数决定调用哪个构造方法   
26.         Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});   
27.            
28.         //获得对象的所有属性   
29.         Field[] fields=classType.getDeclaredFields();   
30.            
31.         for(int i=0;i
32.             //获取数组中对应的属性   
33.             Field field=fields[i];   
34.                
35.             String fieldName=field.getName();   
36.             String stringLetter=fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();   
37.                
38.             //获得相应属性的getXXX和setXXX方法名称   
39.             String getName="get"+stringLetter+fieldName.substring(1);   
40.             String setName="set"+stringLetter+fieldName.substring(1);   
41.                
42.             //获取相应的方法   
43.             Method getMethod=classType.getMethod(getName, new Class[]{});   
44.             Method setMethod=classType.getMethod(setName, new Class[]{field.getType()});   
45.                
46.             //调用源对象的getXXX（）方法   
47.             Object value=getMethod.invoke(obj, new Object[]{});   
48.             System.out.println(fieldName+" :"+value);   
49.                
50.             //调用拷贝对象的setXXX（）方法   
51.             setMethod.invoke(objectCopy,new Object[]{value});   
52.                
53.                
54.         }   
55.            
56.         return objectCopy;   
57.            
58.     }   
59.        
60.        
61.     public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {   
62.         Customer customer=new Customer();   
63.         customer.setName("hejianjie");   
64.         customer.setId(new Long(1234));   
65.         customer.setAge(19);   
66.            
67.         Customer customer2=null;   
68.         customer2=(Customer)new ReflectTester().copy(customer);   
69.         System.out.println(customer.getName()+" "+customer2.getAge()+" "+customer2.getId());   
70.            
71.         System.out.println(customer);   
72.         System.out.println(customer2);   
73.            
74.   
75.     }   
76.   
77. }   
78.   
79.   
80. class Customer{   
81.        
82.     private Long id;   
83.        
84.     private String name;   
85.        
86.     private int age;   
87.        
88.        
89.     public Customer(){   
90.            
91.     }   
92.   
93.     public int getAge() {   
94.         return age;   
95.     }   
96.   
97.   
98.     public void setAge(int age) {   
99.         this.age = age;   
100.     }   
101.   
102.   
103.     public Long getId() {   
104.         return id;   
105.     }   
106.   
107.   
108.     public void setId(Long id) {   
109.         this.id = id;   
110.     }   
111.   
112.   
113.     public String getName() {   
114.         return name;   
115.     }   
116.   
117.   
118.     public void setName(String name) {   
119.         this.name = name;   
120.     }   
121.        
122. }  

 

java 代码

1. package cn.com.reflection;   
2.   
3. import java.lang.reflect.Array;   
4.   
5. public class ArrayTester1 {   
6.   
7.     /**  
8.      * 此类根据反射来创建  
9.      * 一个动态的数组   
10.      */  
11.     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {   
12.            
13.         Class classType=Class.forName("java.lang.String");   
14.            
15.         Object array= Array.newInstance(classType,10);  //指定数组的类型和大小   
16.            
17.          //对索引为5的位置进行赋值   
18.         Array.set(array, 5, "hello");   
19.            
20.         String s=(String)Array.get(array, 5);   
21.            
22.         System.out.println(s);   
23.            
24.            
25.         //循环遍历这个动态数组   
26.         for(int i=0;i<((String[])array).length;i++){   
27.                
28.             String str=(String)Array.get(array, i);   
29.                
30.             System.out.println(str);   
31.         }   
32.   
33.     }   
34.   
35. }