java反射详解

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Java技术

一、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，能否调用它的任意一个方法？答案是肯定的。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。

二、反射能干什么?

a、在运行时判断任意一个对象所属的类。

b、在运行时构造任意一个类的对象。

c、在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。

d、在运行时调用任意一个对象的方法（包括私有方法，但是破坏了封装性）

三、Reflection 是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods

四、动态语言

一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言

尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，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。这种“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语

五、Java Reflection API 简介

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中

a、Class类：代表一个类。

b、Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

c、Method类：代表类的方法。

d、Constructor 类：代表类的构造方法。

e、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

1、例程Reflect类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息

package reflected;

import java.lang.reflect.Method;

/**

* 演示反射机制

* @author HuangXin

* 通过类的全名，获得类中的所有方法

*/

public class Reflect {

public static void main(String[] args)throws Exception{

Class<?> classType = Class.forName(args[0]);//获得指定类的class对象

Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();//返回classType对象中的所有已经声明的方法

for(Method m : methods){//打印所有的方法名

System.out.println(m);

}

运行：java Reflect java.lang.String

2、例程ReflectTester 类进一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回。这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法。

package reflected;

import java.lang.reflect.Field;

import java.lang.reflect.Method;

/**

* 演示使用反射机制调用getter和settled方法，操作属性

* @author HuangXin

*

*/

public class RefelctTester {

//复制一份副本

public Object copy(Object object) throws Exception{

Class<?> classType = object.getClass();

//使用与所有的构造方法

Object objectType = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

//Object objectType = classType.newInstance();

//等价于

//Object objectType = classType.newInstance();

//获得所有的属性

Field[] fields = classType.getDeclaredFields();

for(int i=0;i<fields.length;i++){

Field field = fields[i];

String fieldName = field.getName();

String first = fieldName.substring(0,1).toUpperCase();

String getMethodName = "get" + first + fieldName.substring(1);

String setMethodName = "set" + first + fieldName.substring(1);

Method getMeth = classType.getMethod(getMethodName,new Class[]{});

Method setMeth = classType.getMethod(setMethodName,new Class[]{field.getType()});

Object value = getMeth.invoke(object, new Object[]{});

setMeth.invoke(objectType, new Object[]{value});

}

return objectType;

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

User user = new User();

user.setId(new Long(1));

user.setUsername("zhangjia");

user.setAge(new Integer(22));

User userCopy = (User)new RefelctTester().copy(user);

System.out.println(userCopy.getId()+","+userCopy.getUsername()+","+userCopy.getAge());

System.out.println(user.getId()+","+user.getUsername()+","+user.getAge());

}

class User{

private Long id;

private String username;

private int age;

public User(){

}

public Long getId() {

return id;

}

public void setId(Long id) {

this.id = id;

}

public String getUsername() {

return username;

}

public void setUsername(String username) {

this.username = username;

}

public int getAge() {

return age;

}

public void setAge(int age) {

this.age = age;

}

（1）获得对象的类型：ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤

Class classType=object.getClass();

System.out.println("Class:"+classType.getName());

在java.lang.Object 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法

getName()：获得类的完整名字。

getFields()：获得类的public类型的属性。

getDeclaredFields()：获得类的所有属性。

getMethods()：获得类的public类型的方法。

getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型。

getConstructors()：获得类的public类型的构造方法。

getConstructor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。

newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。

（2）通过默认构造方法创建一个新对象：

Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。

（3）获得对象的所有属性：

Field fields[]=classType.getDeclaredFields();

Class 类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性

（4）获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中

3、在例程InvokeTest类的main()方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的add()和echo()方法

package reflected;

import java.lang.reflect.Method;

/**

* 演示用反射机制调用类中的方法

* @author

*

*/

public class InvokeTest {

public int add(int sum1,int sum2){

return sum1+sum2;

}

public String echo(String message){

return "goods:"+message;

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

//获得INnvokeTest类的Class对象

Class<?> classType = InvokeTest.class;

//创建classType对象的实例（此种方式只能创建默认的构造方法，即没有参数的构造方法）

Object invokeTester = classType.newInstance();

//返回指定的方法，方法可以用方法名和参数列表区别

Method addMethod = classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});

//调用方法

Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{100,200});

System.out.println((Integer)result);

//等价一下代码

//InvokeTest i = new InvokeTest();

//int result = i.add(100,200);

//System.out.println(result);

Method echoMethod = classType.getMethod("echo",new Class[]{String.class});

Object result2 = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"huangxin"});

System.out.println((String)result2);

}

add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象的代码如下：

Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});

Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回

在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：

Object result=addMethod.invoke(invokeTester,

new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});

System.out.println((Integer)result); //result 为Integer类型

4、java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。例程ArrayTester1 类的main()方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接着把索引位置为5 的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5 的元素的值

package com.langsin.reflection;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester1

{

public static void main(String args[]) throws Exception

{

Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

// 创建一个长度为10的字符串数组

Object array = Array.newInstance(classType, 10);

// 把索引位置为5的元素设为"hello"

Array.set(array, 5, "hello");

// 获得索引位置为5的元素的值

String s = (String) Array.get(array, 5);

System.out.println(s);

}

5、例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为[3][5][10] 的元素的值为设37

package com.langsin.reflection;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester2 {

public static void main(String args[]){

int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };

Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

Object arrayObj = Array.get(array, 3);

Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();

System.out.println(cls);

arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);

Array.setInt(arrayObj, 10, 37);

int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;

System.out.println(arrayCast[3][5][10]);

}

六、Class

众所周知Java有个Object class，是所有Java classes的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java class中被改写的methods：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class object。

Class class十分特殊。它和一般classes一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types

（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词void。当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class object。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class object的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），不能够！因为Class并没有public constructor

Class是Reflection起源。针对任何您想探勘的class，唯有先为它产生一个Class object，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs

Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class object：

a、运用getClass()注：每个类都有此函数

1 2	`String str =` `"abc";` `Class c1 = str.getClass();`

b、运用Class.getSuperclass()

Button b = new Button();

Class c1 = b.getClass();

Class c2 = c1.getSuperclass();

c、运行static method Class.forName()(最常用)

1	`Class c1 = Class.forName("java.lang.String");`

d、运用.class语法

1 2	`Class c1 = String.class;` `Class c5 =` `int[].class;`

e、运用primitive wrapper classes的TYPE语法

1 2	`Class c1 = Boolean.TYPE;` `Class c2 = Byte.TYPE;`

实例：

package reflected;

import java.awt.Button;

public class GetSuperClassTest {

/**

* @param args

*/

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

Button button = new Button();

Class<?> c1 = button.getClass();//返回button的class对象

System.out.println(c1);

Class<?> c2 = c1.getSuperclass();//返回button的父对象

System.out.println(c2);

Class<?> c3 = c2.getSuperclass();//返回button的父对象的父对象

System.out.println(c3);

}

七、运行时生成instances

欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无自变量ctor”，一个针对“带参数ctor”。如果欲调用的是“带参数ctor“就比较麻烦些，不再调用Class的newInstance()，而是调用Constructor 的newInstance()。首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型（本例指定为一个double和一个int），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属ctor。接下来再准备一个Object[] 做为ctor实参值（本例指定3.14159和125），调用上述专属ctor的newInstance()。

如果是无参构造方法：

1 2	`Class c = Test.class;` `Object obj = c.newInstance();`

有参构造方法：

Class c = Test.class;

Class[] classType = {Integer.class,String.class};

Constructor constructor = c.getConstructor(classType);

Object[] param = {23,"haha"};

Object obj = constructor.newInstance(param);

八、运行时调用methods

这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。首先准备一个Class[]做为参数类型（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来准备一个Object[]放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的invoke()。

为什么获得Method object时不需指定回返类型？因为method overloading机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的method。如：

Class c = Test.calss;

Class types = new Class[2];

types[0] = Class.forName("java.lang.String");

types[1] = Class.forName("java.lang.Integer");

Methoethod = c.getMethod("testMethod",types);

Test obj = new Test();

Object[] param = {"haha",23};

Object r = method.invoke(obj,param);

// ******************************

package reflected;

import java.lang.reflect.Method;

@SuppressWarnings("unchecked")

public class MethodTest {

public static void test(Object obj)throws Exception{

Class<MyMethod> type = (Class<MyMethod>)obj.getClass();

Object objectType = type.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

Method method = type.getMethod("prin",new Class[]{});

method.invoke(objectType, new Object[]{});

method = type.getMethod("add", new Class[]{int.class,int.class});

Object result = method.invoke(objectType, new Object[]{3,4});

System.out.println(result);

System.out.println(result.getClass().getName());

}

public static void main(String[] args) {

MyMethod p = new MyMethod();

try {

test(p);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

class MyMethod{

public MyMethod(){}

public void prin(){

System.out.println("Hello World!");

}

public int add(int x,int y){

return x + y;

}

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2015-02-13 13:11
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