java反射机制详解

在Java运行时刻，能否知道一个类的属性方法并调用改动之？对于任意一个对象，能否知道他的所属类，并调用他的方法？答案是肯定的。这种动态的获取信息及动态调用方法的机制在Java中称为“反射”（reflection）。
Java反射机制主要提供以下功能：
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。
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。
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”。
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：
Class类：代表一个类；
Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）；
Method类：代表类的方法；
Constructor 类：代表类的构造方法；
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；

例程DateMethodsTest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，代码如下：

Datemethodstest.java代码

public class DateMethodsTest      
{      
public static void main(String args[]) throws Exception      
{      
// 加载并初始化命令行参数指定的类      
Class<?> classType = Class.forName("java.util.Date");      
// 获得类的所有方法      
Method methods[] = classType.getDeclaredMethods();      
for (int i = 0; i < methods.length; i++)      
{      
System.out.println(methods[i].toString());      
}      
}      
}

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，代码如下：

Reflecttester.java代码

public class ReflectTester {      
public Object copy(Object object) throws Exception {      
// 获得对象的类型      
Class<?> classType = object.getClass();      
System.out.println("Class:" + classType.getName());      

// 通过默认构造方法创建一个新的对象      
Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {}).newInstance(new Object[] {});      

// 获得对象的所有属性      
Field fields[] = classType.getDeclaredFields();      

for (int i = 0; i < fields.length; i++) {      
Field field = fields[i];      

String fieldName = field.getName();      
String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();      
// 获得和属性对应的getXXX()方法的名字      
String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);      
// 获得和属性对应的setXXX()方法的名字      
String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);      

// 获得和属性对应的getXXX()方法      
Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[] {});      
// 获得和属性对应的setXXX()方法      
Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[] { field.getType() });      

// 调用原对象的getXXX()方法      
Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});      
System.out.println(fieldName + ":" + value);      
// 调用拷贝对象的setXXX()方法      
setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });      
}      
return objectCopy;      
}      

public static void main(String[] args) throws Exception {      
Customer customer = new Customer("Tom", 21);      
customer.setId(new Long(1));      

Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);      
System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " "     
+ customerCopy.getName() + " " + customerCopy.getAge());      
}      
}      

class Customer {      
private Long id;      
private String name;      
private int age;      

public Customer() {      
}      

public Customer(String name, int age) {      
this.name = name;      
this.age = age;      
}      

public Long getId() {      
return id;      
}      

public void setId(Long id) {      
this.id = id;      
}      

public String getName() {      
return name;      
}      

public void setName(String name) {      
this.name = name;      
}      

public int getAge() {      
return age;      
}      

public void setAge(int age) {      
this.age = age;      
}      
}

ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤：

（1）获得对象的类型：
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。

以上是一个反射（reflection）的比较详细的解说，当然真正工程上是不会这样麻烦的，这里是底层的讲解。

以下这个类运用反射机制调用其add()和echo()方法，代码如下：

Invoketester.java代码

import java.lang.reflect.Method;      

public class InvokeTester {      
public int add(int param1, int param2) {      
return param1 + param2;      
}      

public String echo(String msg) {      
return "echo: " + msg;      
}      

public static void main(String[] args) throws Exception {      
Class<?> classType = InvokeTester.class;      
Object invokeTester = classType.newInstance();      

// 调用InvokeTester对象的add()方法      
Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class,      
int.class });      
Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] {      
new Integer(100), new Integer(200) });      
System.out.println((Integer) result);      

// 调用InvokeTester对象的echo()方法      
Method echoMethod = classType.getMethod("echo",      
new Class[] { String.class });      
result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { "Hello" });      
System.out.println((String) result);      
}      
}

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。

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。下面的例子ArrayTester1.java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，代码如下：

Arraytester1.java代码

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);      
}      
}

Java API是个很好的帮助资料，大家可以查阅观看。比如说以上的例子：classType就是String类型的一个对象。通过Array类的 newInstance(类型, 长度)创建了一个长度为10的，类型为String的Array数组。通过Array的get和set方法可以将字符串“hello”插进下标为5（实际 上是Array中第六个元素）的“数组方块”中。

下面例子是一个复杂的多维数组例子，不过只要了解了一维数组，应该不难了解多维数组的。所谓多维数组只是下级数组作为一个“元素”存在于上级数组中。

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，代码如下：

Arraytester2.java代码

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]);      
}      
}

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。

（一）运用getClass()方法：

String str = "abc";
Class class = str.getClass();

（二）运用Class.getSuperclass()方法：

Button b = new Button();
Class c1 = b.getSuperclass();
Class c2 = c1.getSuperclass();

（三）运用静态方法Class.forName()，这个最常用：

Class c1 = Class.forName("java.lang.String");
Class c2 = Class.forName("java.util.Date");

（四）运用.class语法：

Class c1 = String.class;
Class c2 = java.awt.Button.class;
Class c3 = int.class;
Class C4 = int[].class;

（五）运用原始包装类的TYPE方法：

Class c1 = Integer.TYPE;
Class c2 = Character.TYPE;
Class c3 = Boolean.TYPE;
Class c4 = Void.TYPE;

通过这五种方法，可以生成我们想要的类对象。
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