Java重要概念之反射

  反射(Reflection),是指在程序运行期间,可以知道任何一个类的所有信息,可以调用任何一个对象的可供调用的方法、可供访问的字段。

1 Class类

  JVM是动态加载类的,并不是一次性加载完所有的类,而是在第一次需要用到某个类(或者接口)时,才将其编译得到的.class文件读取到内存,并且根据这个.class文件创建一个Class实例,该实例记录了这个类的所有信息。
  Class类大致如下:

public final class Class {
    private Class() {}
    ...
}

  可以看到Class类的构造函数是private修饰的,我们无法在程序中去创建Class实例。Class实例是由JVM创建的。前面说到只有第一次加载某个类时,才会创建Class实例,之后不会再创建,这也就说明一个类的Class实例在内存中是唯一的。
  通过class获取其Class实例的方法有三种:
  1.Class cls = String.class;,直接通过该class的静态变量class获得;
  2.Class cls = str.getClass();,假设我们只有一个实例,调用该实例的getClass()方法获得对应的Class实例。
  3.Class cls = Class.forName("java.lang.String");,加入我们知道一个类的完整类名,可以调用Class.forName()获得其对应的Class实例。
  获取到Class实例之后,就可以获得该类的所有信息。如果我们有一个实例,获取到它的class的信息之后,自然也可以调用其可供调用的方法、访问其可供访问的字段。
  “反射就是通过Class实例获取class的所有信息来实现的。”

2 访问字段

  获取到某个class的Class实例之后,我们可以进而获取其字段。Class类有这样几种方法:
  1.Field getField(name),根据字段名获取public的字段(包括父类);
  2.Field getDeclaredField(name),根据字段名获取当前类的字段(不包括父类);
  3.Field getFields(),获取所有public的字段(包括父类);
  4.Field getDeclaredFields(),获取当前类的所有字段(不包括父类);
  当我们获得一个Filed实例,可以通过get和set方法对字段值进行访问和修改。如果字段是private的,需要在调用set和get方法之前,调用setAccessible方法,即f.setAccessible(true)。但是如果JVM中运行着SecurityManager,可能会不允许对java和javax开头的包中的类调用setAccessible方法,以保证JVM核心库的安全。
  事实上,通过反射机制访问字段是一种非常规的办法,能够访问到private的字段,这和用private修饰字段的目的相悖。但是反射通常用在工具和底层框架,而不用在业务上。

3 调用方法

  与访问字段类似,通过Class实例的方法可以获取Method实例:getMethod(),getMethods(),getDeclaredMethod(),getDeclaredMethods();
  通过Method实例可以获取方法信息:getName(),getReturnType(),getParameterTypes(),getModifiers();
  通过Method实例可以调用某个对象的方法:Object invoke(Object instance, Object... parameters);对Method实例调用invoke方法,即相当于调用对象实例的该方法,第一个参数传入对象实例,后边传入对象方法的参数。对于静态方法,第一次参数传入null即可。
  通过设置setAccessible(true)来访问非public方法,当然也有可能被SecurityManager阻止;
  通过反射调用方法时,仍然遵循多态原则。调用的方法是实际传入invoke的对象实例类型的方法。

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