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简介
Java在编译时候就必须知道所引用的类所在地方,但是在实际编程中,在某些场合,可能需要引用一个并不在编译空间的类,这个时候常规方法就很难实现了。在Java中,Class配合反射能够很好的解决这种场景。Java里面的反射可以帮助我们在运行程序时候加载、使用编译期间完全未知的class,简单来说就是Java可以加载一个运行时候才得知名称的class,获得其完整的构造,并生成实例化对象,对其成员变量赋值,调用其方法等等。
在具体的研发中,通过反射获取类的实例,大大提高系统的灵活性和扩展性,同时由于反射的性能较低,而且它极大的破坏了类的封装性(通过反射获取类的私有方法和属性),在大部分场景下并不适合使用反射,但是在大型的一些框架中,会大范围使用反射来帮助架构完善一些功能。
上面说了一些简介,接下来直接就看看怎么使用反射来帮助我们获取class中的一些属性和方法吧。
说明
反射机制中会用到一些类,在了解反射是如何使用之前,先介绍一下这些类。
类 | 说明 |
---|---|
Class | 在反射中表示内存中的一个Java类,Class可以代表的实例类型包括,类和接口、基本数据类型、数组 |
Object | Java中所有类的超类 |
Constructor | 封装了类的构造函数的属性信息,包括访问权限和动态调用信息 |
Field | 提供类或接口的成员变量属性信息,包括访问权限和动态修改 |
Method | 提供类或接口的方法属性信息,包括访问权限和动态调用信息 |
Modifier | 封装了修饰属性, public、protected、static、final、synchronized、abstract等 |
注:Class本身就是一个类,Class就是这个类的名称(注意首字母是大写);public class Demo {},这里的class是作为关键字,来表明Demo是一个类
获取属性
通过反射可以获取类的多种属性,并对其进行一些操作,例如获取其中的某个方法并调用。先定义一个基础的类,然后用反射获取这个类的一些信息吧。
接口,仅仅名声了一个eat()
方法
public interface IHumanAction {
void eat();
}
具体的类,注意类各个方法的修饰属性。
public class Human implements IHumanAction {
private int age;
public String name;
public Human() {
}
Human(String name) {
this.name = name;
}
protected Human(int age) {
this.age = age;
}
public Human(int age, String name, String sex) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
protected void eatApple() {
System.out.println("eat apple");
}
void playGame() {
}
@Override
public void eat() {
System.out.println(this.name + " performs eat");
}
@Override
public String toString() {
return "Human{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
基类或者接口
最基本的,可以通过反射,来获取一个类的基类或者实现的接口,使用getSuperclass()
或者该类的基类,使用getInterfaces()
来获取该类实现的接口。直接看一下例子。
try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
Class superClass = clz.getSuperclass();
System.out.println("该类的父类:");
System.out.println(superClass.getName());
System.out.println("该类实现的接口:");
Class[] interfaces = clz.getInterfaces();
for (Class clazz : interfaces) {
System.out.println(clazz.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
运行结果如下图。
因为在java中,类是单一继承,而接口可以实现多个,所以
getSuperclass()
方法返回的是个Class对象,而getInterfaces()
返回的是一个Class数组。
构造函数
获取基类和接口的方法比较单一,是直接返回了类的一些基本属性,而在获取构造函数、方法、成员变量属性时候,不同的方法是返回不同的结果。
先看获取构造函数的例子。
try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
int modify;
System.out.println("该类的构造函数(getConstructors()):");
Constructor[] cons = clz.getConstructors();
for(Constructor constructor : cons) {
modify = constructor.getModifiers();
System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());
}
System.out.println("\n该类的构造函数(getDeclaredConstructors()):");
Constructor[] cons2 = clz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor constructor : cons2) {
modify = constructor.getModifiers();
System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());
}
System.out.println("\n根据参数获取构造函数:");
Constructor cons3 = clz.getDeclaredConstructor(int.class);
if(cons3 != null) {
System.out.println(Modifier.toString(cons3.getModifiers()) + " " + cons3.getName());
}
System.out.println("\n根据参数获取构造函数:");
Constructor cons4 = clz.getConstructor(int.class);
if(cons3 != null) {
System.out.println(Modifier.toString(cons4.getModifiers()) + " " + cons4.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
}
运行结果如下图。
在我们定义的
Human
类中,有四个构造函数,两个public
属性的,一个default
属性,一个protected
属性。
从运行结果中可以看见,getConstuctors()
得到了两个构造函数,都是public
属性的,getDelaredConstructors()
得到了四个构造函数,获取了Human
类中的所有构造函数,跟构造函数的属性无关。getDelaredConstructor(params)
根据构造函数的参数类型,获取了相匹配的构造函数,而同样的参数getConstuctor(params)
抛出了异常,这是因为getConstuctor(params)
根据参数去匹配所有的public
属性的构造函数,而getDelaredConstructor(params)
是根据参数去匹配所有的构造函数。
总体来说,四种获取构造函数的方法的区别如下:
- getConstuctors(),获取的构造函数全部是public属性的。
- getConstuctor(Class ... params),根据参数,从所有public属性的构造函数中获取相关构造函数
- getDelaredConstructors(),获取所有的构造函数
- getDelaredConstructor(Class ... params),根据参数,从所有的构造函数中获取相关构造函数
方法
在Java中,一般通过getMethods()
或者getDeclaredMethod()
方法来获取类中定义的方法。直接看一下这二个方法执行的例子。
例子代码:
try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
System.out.println("获取该类的方法(getMethods()):");
Method[] methods1 = clz.getMethods();
for(Method method : methods1) {
System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +
method.getReturnType() + " " +
method.getName());
}
System.out.println("\n获取该类的方法(getDeclaredMethods())");
Method[] methods2 = clz.getDeclaredMethods();
for(Method method : methods2) {
System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +
method.getReturnType() + " " +
method.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
运行结果:
这两个方法获取的结果差别还是比较大的,可以看见,getMethods()
返回的都是类中public
属性的方法,不止是本身声明过的public
属性的方法,也包括基类中声明的public
属性的方法。而getDeclaredMethods()
返回的则是在类自身声明的所有方法,包括复写的方法。
事实上,通过反射获取类中的方法还有getMethod(name,params)
和getDeclaredMethod(name, params)
,这两个方法主要区别在于通过参数筛选的范围不同。
四种方法的区别:
-
getMethods()
返回类中所有的public
属性的方法,包括从基类继承的public
方法。 -
getDeclaredMethods()
返回类本身声明的方法,包括复写的方法,不包括从基类继承的方法 -
getMethod(name,params)
根据参数从getMethods()
返回的结果中筛选 -
getDeclaredMethod(name, params)
根据参数从getDeclaredMethods()
返回的结果中筛选
成员变量
成员变量获取和上面类似,主要方法有getFields()
、getDeclaredFields()
、getMethod(name, params)
、getDeclaredMethod(name, params)
四种方法。
看一下使用的例子吧。
try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
System.out.println("获取该类的成员变量(getFields()):");
Field[] fields1 = clz.getFields();
for(Field field : fields1) {
System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());
}
System.out.println("\n获取该类的成员变量(getDeclaredFields()):");
Field[] fields2 = clz.getDeclaredFields();
for(Field field : fields2) {
System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
运行结果:
可以看到getFields()
方法只返回了public
属性的成员变量,而getDeclaredFields()
方法返回了所有的成员变量。至于getMethod(name, params)
和getDeclaredMethod(name, params)
都是在相应的范围获取成员变量。
四个方法的具体区别:
-
getFields()
获取类的所有public
属性的成员变量 -
getDeclaredFields()
获取类的所有成员变量 -
getMethod(name, params)
根据参数在getFields()
获取的成员变量中进行筛选 -
getDeclaredMethod(name, params)
根据参数在getDeclaredFields()
获取的成员变量中进行筛选
调用&赋值
上面说明了获取类的一些属性的方法,包括构造函数、方法和成员变量。在获取这个属性之后我们可以调用构造函数实例化对象,调用其中的方法,给成员变量赋值。
直接看代码。
try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
Constructor constructor = clz.getDeclaredConstructor(int.class);
Human human = (Human)constructor.newInstance(1);
System.out.println(human.toString());
Method method = clz.getMethod("setName", String.class);
method.invoke(human, "John");
System.out.println(human.toString());
Field field = clz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
field.set(human, 12);
System.out.println(human.toString());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
运行结果:
代码中,我先利用反射获取构造函数Human(int age)
,然后实例化一个Human
对象,这个时候打印出Human
信息,由于在实例化时候设置了age
为1,打印出来结果name
是没有值得;然后通过反射获取setName(String name)
方法,并调用设置name
为Jhon,输出时候可以看见age
为1,name
为Jhon;最后通过反射获取到Human
的age
成员变量,并将值设置为12,输出时候可以看见age
已经改变为12了。
总结
反射的使用非常简单,在一般场景下也很少用到。但是作为Java中的一个比较重要的辅助机制,还是需要了解。由于反射在获取一些属性时候异常情况比较多,一定需要慎重使用,而且反射性能比较差,在普通场景下,并不建议大量使用反射。