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Java 高新技术之反射总结

Java反射reflect反射应用 
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    JAVA有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection，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。

    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一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
    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；生成动态代理。

 

1、 首先举一个简单的例子

考虑下面这个简单的例子，让我们看看 reflection 是如何工作的。

package reflet;

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo {

	public static void main(String[] args) {  
		try {  
			Class c = Class.forName("java.util.Stack");
			Method m[] = c.getDeclaredMethods();
			for (int i = 0; i < m.length; i++)  
				System.out.println(m[i].toString());  
		}  
		catch (Throwable e){  
			System.err.println(e);  
		}  
	}  
}
 
它的结果输出为： 
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

 

这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。

这个程序使用 Class.forName 载入指定的类，然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。

2、开始使用 Reflection

    用于 reflection 的类，如 Method，可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤：第一步是获得你想操作的类的 java.lang.Class 对象。在运行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 类来描述类和接口等。

第一步：获取字节码

下面就是获得一个 Class 对象的方法，分为三种：

Class c = Class.forName("java.lang.String"); 
Class c = 对象.getClass();
Class c =  类名.class;

 

第一条语句得到一个 String 类的类对象。

第二步：调用诸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得该类中定义的所有方法的列表。

一旦取得这个信息，就可以进行第三步了——使用 reflection API 来操作这些信息，如下面这段代码：

Class c = Class.forName("java.lang.String");  
Method m[] = c.getDeclaredMethods();  
System.out.println(m[0].toString());
它将以文本方式打印出 String 中定义的第一个方法的原型。  
通过一个对象获得完整的包名和类名：
package Reflect;

/**
 * 通过一个对象获得完整的包名和类名
 * */

class Demo{
    //other codes...
}

class hello{

    public static void main(String[] args) {
        Demo demo=new Demo();
        System.out.println(demo.getClass().getName());
    }
}
 

【运行结果】：Reflect.Demo

添加一句：所有类的对象其实都是Class的实例。

在下面的例子中，这三个步骤将为使用 reflection 处理特殊应用程序提供例证。

模拟 instanceof 操作符得到类信息之后，通常下一个步骤就是解决关于 Class 对象的一些基本的问题。例如，Class.isInstance 方法可以用于模拟 instanceof 操作符：

package reflet;

class Student {  
}   

public class IsInstance {  
   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.Student");  
           boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(65));  
           System.out.println(b1);  
           boolean b2 = cls.isInstance(new Student());  
           System.out.println(b2);  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
【运行结果】：
false
true

在这个例子中创建了一个Student 类的 Class 对象，然后检查一些对象是否是Student的实例。Integer(65) 不是，但 new Student()是。

 

3、找出类的方法

找出一个类中定义了些什么方法，这是一个非常有价值也非常基础的 reflection 用法。下面的代码就实现了这一用法：

package reflet;
import java.lang.reflect.Method;   

public class MethodDemo {  
   private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {  
   if (p == null)  
      throw new NullPointerException();  
   return x;  
}   

   public static void main(String args[]) {  
       try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.MethodDemo");  
           Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods();  
           for (int i = 0; i < methlist.length; i++) {  
               Method m = methlist[i];  
               System.out.println("name = " + m.getName());  
               System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass());  
               Class pvec[] = m.getParameterTypes();  
               for (int j = 0; j < pvec.length; j++)  
                   System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);  

               Class evec[] = m.getExceptionTypes();  
               for (int j = 0; j < evec.length; j++)  
                   System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);  

               System.out.println("return type = " + m.getReturnType());  
               System.out.println("-----");  
           }  
       }  
       catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
       }  
   }  
}
 
    这个程序首先取得 MethodDemo 类的描述，然后调用 getDeclaredMethods 来获取一系列的 Method 对象，它们分别描述了定义在类中的每一个方法，包括 public 方法、protected 方法、package 方法和 private 方法等。如果你在程序中使用 getMethods 来代替 getDeclaredMethods，你还能获得继承来的各个方法的信息。
    取得了 Method 对象列表之后，要显示这些方法的参数类型、异常类型和返回值类型等就不难了。这些类型是基本类型还是类类型，都可以由描述类的对象按顺序给出。

输出的结果如下：

name = f1
decl class = class reflet.MethodDemo
param #0 class java.lang.Object
param #1 int
exc #0 class java.lang.NullPointerException
return type = int
-----
name = main
decl class = class reflet.MethodDemo
param #0 class [Ljava.lang.String;
return type = void
-----

 

 4、获取构造器信息

获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似，如：

package reflet;
import java.lang.reflect.*; 

public class ConstructorDemo {  
   public ConstructorDemo() { }   

   protected ConstructorDemo(int i, double d) {  
   }   

   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.ConstructorDemo");  
           Constructor ctorlist[] = cls.getDeclaredConstructors();  
           for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {  
              Constructor ct = ctorlist[i];  
              System.out.println("name = " + ct.getName());  
              System.out.println("decl class = " + ct.getDeclaringClass());  
              Class pvec[] = ct.getParameterTypes();  
              for (int j = 0; j < pvec.length; j++)  
                 System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);  

              Class evec[] = ct.getExceptionTypes();  
              for (int j = 0; j < evec.length; j++)  
                 System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);  
              System.out.println("-----");  
           }  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
这个例子中没能获得返回类型的相关信息，那是因为构造器没有返回类型。

这个程序运行的结果是：

name = reflet.ConstructorDemo
decl class = class reflet.ConstructorDemo
-----
name = reflet.ConstructorDemo
decl class = class reflet.ConstructorDemo
param #0 int
param #1 double
-----

 

5、获取类的字段

找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的，下面的代码就在干这个事情：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;   

public class FieldDemo {  
   private double d;  
   public static final int i = 37;  
   String s = "testing";   

   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.FieldDemo");  
           Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields();  
           for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) {  
              Field fld = fieldlist[i];  
              System.out.println("name = " + fld.getName());  
              System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass());  
              System.out.println("type = " + fld.getType());  
              int mod = fld.getModifiers();  
              System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod));  
              System.out.println("-----");  
           }  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
    这个例子和前面那个例子非常相似。例中使用了一个新东西 Modifier，它也是一个 reflection 类，用来描述字段成员的修饰语，如“private int”。这些修饰语自身由整数描述，而且使用 Modifier.toString 来返回以“官方”顺序排列的字符串描述 (如“static”在“final”之前)。这个程序的输出是： 
name = d
decl class = class reflet.FieldDemo
type = double
modifiers = private
-----
name = i
decl class = class reflet.FieldDemo
type = int
modifiers = public static final
-----
name = s
decl class = class reflet.FieldDemo
type = class java.lang.String
modifiers = 
-----
 
    和获取方法的情况一下，获取字段的时候也可以只取得在当前类中申明了的字段信息 (getDeclaredFields)，或者也可以取得父类中定义的字段 (getFields) 。

6、根据方法的名称来执行方法

    到这里，以上所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用 reflection 来做一些其它的事情，比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;  

public class MethodDemo2 {  
   public int add(int a, int b) {  
      return a + b;  
   }  

   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.MethodDemo2");  
           Class partypes[] = new Class[2];  
           partypes[0] = Integer.TYPE;  
           partypes[1] = Integer.TYPE;  
           Method meth = cls.getMethod("add", partypes);  
           MethodDemo2 methobj = new MethodDemo2();  
           Object arglist[] = new Object[2];  
           arglist[0] = new Integer(20);  
           arglist[1] = new Integer(30);  

           Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist);  
           Integer retval = (Integer) retobj;  
           System.out.println(retval.intValue());  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
    假如一个程序在执行的某处的时候才知道需要执行某个方法，这个方法的名称是在程序的运行过程中指定的 ，那么上面的程序演示了如何做到。

    上例中，getMethod用于查找一个具有两个整型参数且名为 add 的方法。找到该方法并创建了相应的Method 对象之后，在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候，需要提供一个参数列表，这在上例中是分别包装了整数 20 和 30 的两个 Integer 对象。执行方法的返回的同样是一个 Integer 对象，它封装了返回值 50。

 

7、创建新的对象

    对于构造器，则不能像执行方法那样进行，因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象 。所以，与上例最相似的例子如下：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;   

public class ConstructorDomo2 {  
   public ConstructorDomo2() {}   

   public ConstructorDomo2(int a, int b) {  
      System.out.println("a = " + a + " b = " + b);  
   }   

   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.ConstructorDomo2");  
           Class partypes[] = new Class[2];  
           partypes[0] = Integer.TYPE;  
           partypes[1] = Integer.TYPE;  

           Constructor ct = cls.getConstructor(partypes);  
           Object arglist[] = new Object[2];  
           arglist[0] = new Integer(20);  
           arglist[1] = new Integer(30);  
           Object retobj = ct.newInstance(arglist);  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
    根据指定的参数类型找到相应的构造函数并执行它，以创建一个新的对象实例。使用这种方法可以在程序运行时动态地创建对象，而不是在编译的时候创建对象，这一点非常有价值。

8、改变字段(域)的值

    reflection 的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection 可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它，下面的例子可以说明这一点：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;   

public class FieldDemo2 {  
   public double d;   

   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("reflet.FieldDemo2");  
           Field fld = cls.getField("d");  
           FieldDemo2 obj = new FieldDemo2();  
           System.out.println("d = " + obj.d);  
           fld.setDouble(obj, 45.78);  
           System.out.println("d = " + obj.d);  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
 
这个例子中，字段 d 的值被变为了 d = 45.78。

9、使用数组

    下面介绍的 reflection 的最后一种用法是创建的操作数组。数组在 Java 语言中是一种特殊的类类型，一个数组的引用可以赋给 Object 引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;   

public class ArrayDemo {  
   public static void main(String args[]) {  
      try {  
           Class cls = Class.forName("java.lang.String");  
           Object arr = Array.newInstance(cls, 5);  
           Array.set(arr, 3, "this is a test");  
           String s = (String) Array.get(arr, 3);  
           System.out.println(s);  
      }  
      catch (Throwable e) {  
           System.err.println(e);  
      }  
   }  
}
例中创建了 5 个单位长度的 String 数组，为第 3 个位置的字符串赋了值，最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。

下面这段代码提供了一个更复杂的例子：

package reflet;
import java.lang.reflect.*;   

public class ArrayDemo2 {  
   public static void main(String args[]) {  
      int a[] = new int[]{5, 10, 15};  
      Object arr = Array.newInstance(Integer.TYPE, a);  
      Object arrobj = Array.get(arr, 3);  
      Class cls = arrobj.getClass().getComponentType();  
      System.out.println(cls);  
      arrobj = Array.get(arrobj, 5);  
      Array.setInt(arrobj, 10, 37);  
      int arrcast[][][] = (int[][][]) arr;  
      System.out.println(arrcast[3][5][10]);  
   }  
}
 
    例中创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并为处于 [3][5][10] 的元素赋了值为 37。注意，多维数组实际上就是数组的数组，例如，第一个 Array.get 之后，arrobj 是一个 10 x 15 的数组。进而取得其中的一个元素，即长度为 15 的数组，并使用 Array.setInt 为它的第 10 个元素赋值。
    注意创建数组时的类型是动态的，在编译时并不知道其类型。

10、动态代理

首先来看看如何获得类加载器：

package classloader;

class Student{
}

public class test{

    public static void main(String[] args) {
    	Student stu = new Student();
    	System.out.println("类加载器 :"+stu.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

 

 

【程序输出】：类加载器 :sun.misc.Launcher$AppClassLoader

 

其实在java中有三种类类加载器：

1、Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。

2、Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jre\lib\ext目录中的类。

3、AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。

如果想要完成动态代理，首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类，已完成代理的具体操作。

package classloader;
import java.lang.reflect.*;

//定义项目接口
interface Subject {
    public String say(String name, int age);

}

// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {

    @Override
    public String say(String name, int age) {
        return name + "  " + age;
    }
}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object obj = null;
    public Object bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object temp = method.invoke(this.obj, args);
        return temp;
    }
}

class hello {
    public static void main(String[] args) {
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
        String info = sub.say("Rollen", 20);
        System.out.println(info);
    }
}

 

 

【运行结果】：Rollen  20

 

类的生命周期：

    在一个类编译完成之后，下一步就需要开始使用类，如果要使用一个类，肯定离不开JVM。在程序执行中JVM通过装载，链接，初始化这3个步骤完成。

    类的装载是通过类加载器完成的，加载器将.class文件的二进制文件装入JVM的方法区，并且在堆区创建描述这个类的java.lang.Class对象。用来封装数据。 但是同一个类只会被类装载器装载以前链接就是把二进制数据组装为可以运行的状态。

 

 

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