java反射详解

1、什么是反射？

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

本教程将深入介绍Java反射。解释Java反射的基础知识，包括如何使用数组，注解，泛型和动态代理。展示如何执行更具体的java反射，例如读取类的所有getter方法，或访问类的私有字段和方法。

2、反射思维导图：

image

3、反射实例讲解

在获取类的信息之前，必须获取一个java.lang.Class对象。

两种方式获取：

 Class myObjectClass = MyObject.class
 Class class = Class.forName(className);

Class.forName里面的字符串必须提供完全限定的类名，也就是包含包名的类名，如cn.java.my.Test。如果运行时无法在类路径上找到类，则该Class.forName()方法可能抛出一个ClassNotFoundException。

反过来，从一个Class对象获取它的类名，也有两种方式。

第一个getName()是获取完全限定的类名。

 Class aClass = MyObject.class
 String className = aClass.getName();

第二个getSimpleName()仅仅是获取类名，没有包的名称。

  Class aClass= MyObject.class
  String simpleClassName = aClass.getSimpleName();

我们也可以通过Class来获取类的限定符（如public、private等）。

 Class aClass = MyObject.class
  int modifiers = aClass.getModifiers();

所有限定符都被包装成了int，我们可以用 java.lang.reflect.Modifier中的方法来确定是什么限定符。

Modifier.isAbstract(int modifiers)
 Modifier.isFinal(int modifiers)
 Modifier.isInterface(int modifiers)
 Modifier.isNative(int modifiers)
 Modifier.isPrivate(int modifiers)
 Modifier.isProtected(int modifiers)
 Modifier.isPublic(int modifiers)
 Modifier.isStatic(int modifiers)
 Modifier.isStrict(int modifiers)
 Modifier.isSynchronized(int modifiers)
 Modifier.isTransient(int modifiers)
 Modifier.isVolatile(int modifiers)

获取包的信息：

 Class aClass = MyObject.class
 Package package = aClass.getPackage();

获取超类：

Class superclass = aClass.getSuperclass（）;

超类类对象是一个像任何其他对象一样的Class，因此也可以继续对其进行类反射。

获取类对象实现的接口，一个类可以实现多个接口，所以用Class数组进行返回值接收。

 Class aClass = MyObject.class
 Class[] interfaces = aClass.getInterfaces();

访问类的方法：

 Method [] method = aClass.getMethods（）;

主要利用java.lang.reflect.Method这个类。该Method[]数组将为Method该类中声明的每个公共方法提供一个实例。

知道要访问的方法的精确参数类型，则可以这样做，而不是获取所有方法的数组。此示例返回名为“doSomething”的公共方法，在给定的类中采用String作为参数：

 Class aClass = MyObject.class
 Method method = aClass.getMethod（“doSomething”，new Class [] {String.class}）;

如果没有方法匹配给定的方法名和参数，在这种情况下String.class，一个NoSuchMethodException被抛出。

如果访问的方法不带参数，则传递null为参数类型数组，如下所示：

 Class aClass = MyObject.class
 Method method = aClass.getMethod（“doSomething”，null）;

读取给定方法采用的参数，如下所示：

 Method method = aClass.getMethod（“doSomething”，null）;
 Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();

访问如下方法的返回类型：

 Method method = aClass.getMethod（“doSomething”，null）;
 Class returnType = method.getReturnType();

调用方法：

 Method method = MyObject.class.getMethod("doSomething", String.class);
 Object returnValue = method.invoke(null, "parameter-value1");

null参数是要调用方法的对象。如果方法是静态的，则提供null而不是对象实例。

Getter
getter方法的名称以“get”开头，不需要参数参数，并返回一个值。
Setter
一个setter方法的名称以“set”开头，并带有1个参数。

Setter可能会也可能不会返回值，不应该对setter的返回类型做出任何假设。

下面是一个判断get/set方法的例子。

 public static void printGettersSetters(Class aClass){
  Method[] methods = aClass.getMethods();

  for(Method method : methods){
  if(isGetter(method)) System.out.println("getter: " + method);
  if(isSetter(method)) System.out.println("setter: " + method);
  }
 }

 public static boolean isGetter(Method method){
  if(!method.getName().startsWith("get")) return false;
  if(method.getParameterTypes().length != 0) return false; 
  if(void.class.equals(method.getReturnType()) return false;
  return true;
 }

 public static boolean isSetter(Method method){
  if(!method.getName().startsWith("set")) return false;
  if(method.getParameterTypes().length != 1) return false;
  return true;
 }

访问类的构造函数：

 Constructor [] constructors = aClass.getConstructors（）;

Constructor[]数组将为Constructor类中声明的每个公共构造函数提供一个实例。

如果知道访问的构造函数的精确参数类型，则可以这样做，而不是获取所有构造函数的数组。此示例返回给定类的公共构造函数，该构造函数采用String作为参数：

 Class aClass = MyObject.class
 Constructor constructor =aClass.getConstructor(new Class[]{String.class});

如果没有构造函数在给定构造函数的参数相匹配，在这种情况下String.class，一个NoSuchMethodException被抛出。

读取给定构造函数采用的参数，如下所示：

Constructor constructor = aClass.getConstructor(new Class[]{String.class});
Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();

Constructor.newInstance() 方法采用可选数量的参数，但必须在要调用的构造函数中为每个参数提供一个参数。在这种情况下，它是一个构造函数String

Constructor constructor = MyObject.class.getConstructor(String.class);
MyObject myObject = (MyObject)constructor.newInstance("constructor-arg1");

访问类的字段（成员变量），如下所示：

 Field [] method = aClass.getFields（）;

Field[]数组将为Field该类中声明的每个公共字段提供一个实例。

如果知道要访问的字段的名称，则可以像这样访问它：

 Class aClass = MyObject.class
 Field field = aClass.getField（“someField”）;

使用该Field.getName()方法获取其字段名称，如下所示：

 Field field = aClass.getField（“someField”）;
 String fieldName = field.getName（）;

Field.getType() 方法确定字段的字段类型（String，int等）：

 Field field = aClass.getField（“someField”）;
 Object fieldType = field.getType（）;

获得Field引用后，可以使用Field.get()和Field.set()方法获取并设置其值，如下所示：

 Class aClass = MyObject.class
 Field field = aClass.getField（“someField”）;
 MyObject objectInstance = new MyObject（）;
 Object value = field.get（objectInstance）;
 field.set（objetInstance，value）;

访问私有字段

需要调用Class.getDeclaredField(String name) or Class.getDeclaredFields()方法。方法Class.getField(String name) 和Class.getFields()方法只返回公共字段，因此它们不起作用。下面是一个带有私有字段的类的简单示例，下面是通过反射访问该字段的代码：

 public class PrivateObject {
  private String privateString = null;
  public PrivateObject(String privateString) {
  this.privateString = privateString;
  }
 }
 PrivateObject privateObject = new PrivateObject("The Private Value");
 Field privateStringField = PrivateObject.class.
  getDeclaredField("privateString");
 privateStringField.setAccessible(true);
 String fieldValue = (String) privateStringField.get(privateObject);
 System.out.println("fieldValue = " + fieldValue);

访问私有方法

需要调用Class.getDeclaredMethod(String name, Class[] parameterTypes) or Class.getDeclaredMethods()方法。方法Class.getMethod(String name, Class[] parameterTypes) 和Class.getMethods()方法只返回公共方法，因此它们不起作用。下面是一个带有私有方法的类的简单示例，下面是通过反射访问该方法的代码：

 public class PrivateObject {
  private String privateString = null;
  public PrivateObject(String privateString) {
  this.privateString = privateString;
  } 
  private String getPrivateString(){
  return this.privateString;
  }
 }
 PrivateObject privateObject = new PrivateObject("The Private Value");
 Method privateStringMethod = PrivateObject.class.
  getDeclaredMethod("getPrivateString", null);
 privateStringMethod.setAccessible(true);
 String returnValue = (String)
  privateStringMethod.invoke(privateObject, null);
 System.out.println("returnValue = " + returnValue);

访问类的类注解，如下所示：

 Annotation [] annotations = aClass.getAnnotations（）;

注解MyAnnotation定义

 public @interface MyAnnotation {
  public String name（）;
  public String value（）;
 }

访问类注解的示例：

 Class aClass = TheClass.class;
 Annotation[] annotations = aClass.getAnnotations();
 for(Annotation annotation : annotations){
  if(annotation instanceof MyAnnotation){
  MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
  System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
  System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
  }
 }

访问特定的类注解：

 Class aClass = TheClass.class;
 Annotation annotation = aClass.getAnnotation(MyAnnotation.class);

 if(annotation instanceof MyAnnotation){
  MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
  System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
  System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
 }

以下是带注解的方法示例：

 public class TheClass { 
  @MyAnnotation（name =“someName”，value =“Hello World”）
  public void doSomething（）{} 
 }

访问方法注解，如下所示：

 Method method = ... //获取方法对象
 Annotation [] annotations = method.getDeclaredAnnotations（）; 
 for（Annotation annotation：annotations）{ 
  if（annotation instanceof MyAnnotation）{ 
  MyAnnotation myAnnotation =（MyAnnotation）annotation; 
  System.out.println（“name：”+ myAnnotation.name（））; 
  System.out.println（“value：”+ myAnnotation.value（））; 
   } 
 }

访问特定的方法注解：

 Method method = ... //获取方法对象
 Annotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
if(annotation instanceof MyAnnotation){
 MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
 System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
 System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}

为方法参数声明添加注解

public class TheClass {
 public static void doSomethingElse(
 @MyAnnotation(name="aName", value="aValue") String parameter){
 }
}

Method对象访问参数注解

Method method = ... //obtain method object
Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
int i=0;
for(Annotation[] annotations : parameterAnnotations){
 Class parameterType = parameterTypes[i++];
 for(Annotation annotation : annotations){
 if(annotation instanceof MyAnnotation){
 MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
 System.out.println("param: " + parameterType.getName());
 System.out.println("name : " + myAnnotation.name());
 System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
 }
 }
}

以下是带注解的字段示例：

public class TheClass {
 @MyAnnotation（name =“someName”，value =“Hello World”）
 public String myField = null; 
}

访问字段注解：

Field field = ... //获取字段对象
Annotation [] annotations = field.getDeclaredAnnotations（）; 
for（Annotation annotation：annotations）{ 
 if（annotation instanceof MyAnnotation）{ 
 MyAnnotation myAnnotation =（MyAnnotation）annotation; 
 System.out.println（“name：”+ myAnnotation.name（））; 
 System.out.println（“value：”+ myAnnotation.value（））; 
 } 
}

访问特定的字段注解

Field field = ... // obtain method object
Annotation annotation = field.getAnnotation(MyAnnotation.class);

if(annotation instanceof MyAnnotation){
 MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
 System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
 System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}

泛型反射：

示例类：

public class MyClass { 
 protected List <String> stringList = ...; 
 public List <String> getStringList（）{ 
 return this.stringList; 
 } 
}

获得该getStringList() 方法的泛型返回类型

Method method = MyClass.class.getMethod("getStringList", null);
Type returnType = method.getGenericReturnType();
if(returnType instanceof ParameterizedType){
 ParameterizedType type = (ParameterizedType) returnType;
 Type[] typeArguments = type.getActualTypeArguments();
 for(Type typeArgument : typeArguments){
 Class typeArgClass = (Class) typeArgument;
 System.out.println("typeArgClass = " + typeArgClass);
 }
}

动态代理

通过Proxy.newProxyInstance()来创建动态代理，这个方法需要三个参数：

加载动态代理的类的类加载器。

需要实现的接口数组

实现InvocationHandler类一个handle类，如下例子：

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
 throws Throwable {
 //do something "dynamic"
 }
}

这里有一个动态代理的例子。

public interface StartInterface {
 void sing();
 void play();
 void run();
 void collectMoney();
}
public class Star implements StartInterface{
 @Override
 public void sing() {
 System.out.println("star sing!");
 }

 @Override
 public void play() {
 System.out.println("start play!");
 }

 @Override
 public void run() {
 System.out.println("star run!");
 }

 @Override
 public void collectMoney() {
 System.out.println("star collectMoney!");
 }
}
public class StarHandle implements InvocationHandler {
 private StartInterface star;

 public StarHandle(StartInterface star) {
 this.star = star;
 }

 @Override
 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
 if (method.getName().equals("sing")) {
 method.invoke(star, args);
 return null;
 }

 return null;
 }
}
public class DynamicTest {
 public static void main(String[] args) {
 StartInterface star = new Star();
 StarHandle starHandle = new StarHandle(star);
 StartInterface obj =(StartInterface) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(),
 new Class[]{StartInterface.class},starHandle);
 obj.sing();
 obj.play();
 }
}

最后输出：

star sing!

这里就是StartInterface代理到了Star类上，所以调用方法都是调用到了Star类的方法上，

3、反射的应用场景

Java 反射可用于将JSON文件中的属性映射到Java对象中的getter / setter方法，如Jackson，GSON，Boon等。或者，反射可用于将JDBC ResultSet 的列名映射到Java对象中的getter / setter方法。在spring创建单例bean的时候，也是利用反射来实现的。许多java框架的底层都用到了反射，反射构成了框架的基础。

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