? Java 反射

1. 什么是 Java 的反射机制

反射主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。

⭐ 在 Java 运行时环境中，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（动态编译）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和属性。

这种动态获取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

2. Class 类

在程序运行期间，Java 运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。这个信息跟踪着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。

可以通过专门的 Java 类访问这些信息。保存这些信息的类被称为 Class，Class 类用于表示 .class 文件（字节码。

说的通俗点，反射就是把 Java 类中的各种成分映射成一个个的 Java 对象。

例如一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。

如图是类的正常加载过程：

⭐ 将 .class 文件读入内存的时候，JVM 会为之创建一个 Class 对象

3. 获取 Class 类对象的四种方式

Class 类对象将一个类的方法、变量等信息告诉运行的程序。Java 提供了四种方式获取 Class 对象:

? 1. 知道具体类的情况下可以使用：

Class alunbarClass = TargetObject.class;

但是我们一般是不知道具体类的，基本都是通过遍历包下面的类来获取 Class 对象，通过此方式获取 Class 对象不会进行初始化

? 2. 通过 Class.forName()传入类的路径获取：

Class alunbarClass1 = Class.forName("com.xxx.TargetObject");

Class.forName(className) 方法，内部实际调用的是一个 native 方法 forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);

第 2 个 boolean 参数表示类是否需要初始化，Class.forName(className) 默认是需要初始化。

一旦初始化，就会触发目标对象的 static 块代码执行，static 参数也会被再次初始化。

? 3. 通过对象实例 instance.getClass() 获取：

Employee e = new Employee();
Class alunbarClass2 = e.getClass(); // 获取该对象实例的 Class 类对象

? 4. 通过类加载器 xxxClassLoader.loadClass() 传入类路径获取

class clazz = ClassLoader.LoadClass("com.xxx.TargetObject");

通过类加载器获取 Class 对象不会进行初始化，意味着不进行包括初始化等一些列步骤，静态块和静态对象不会得到执行

虚拟机为每个类型管理一个 Class 对象。因此，可以利用 == 运算符实现两个类对象比较的操作。例如，

if(e.getClass() == Employee.getClass())

4. 动态地创建一个类的实例

① 使用 class.newInstance

⭐ 还有一个很有用的方法 newInstance()，可以用来动态地创建一个类的实例。例如，

e.getClass().newInstance();

创建了一个与 e 具有相同类类型的实例。 ? newlnstance方法调用默认的构造函数（无参构造函数）初始化新创建的对象。如果这个类没有默认的构造函数，就会抛出一个异常

将 forName 与 newlnstance 配合起来使用，可以根据存储在字符串中的类名创建一个对象 :

String s = "java.util.Random"; 
Object m = Class.forName(s).newInstance();

② 使用开源库 Objenesis

Objenesis 是一个Java的库，主要用来创建特定的对象。

由于不是所有的类都有无参构造器又或者类构造器是 private，在这样的情况下，如果我们还想实例化对象，class.newInstance 是无法满足的。

public class Test {
    private int i;
 
    public Test(int i){
        this.i = i;
    }
 
    public void show(){
        System.out.println("test..." + i);
    }
 
}
------------------------
    
public static void main(String[] args) {
        Objenesis objenesis = new ObjenesisStd(true);
        Test test = objenesis.newInstance(Test.class);
        test.show();
    }

使用非常简单，Objenesis 由子类 ObjenesisObjenesisStd实现，构造方法中使用了缓存

public ObjenesisStd(boolean useCache) {
    super(new StdInstantiatorStrategy(), useCache);
}

详细源码此处就不深究了，了解即可。

5. 通过反射获取构造方法并调用

批量获取：

public Constructor[] getConstructors()：获取所有"公有的"构造方法
public Constructor[] getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)

单个获取：

public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes): 获取一个指定参数类型的"公有的"构造方法：
public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes): 获取一个指定参数类型"构造方法"，可以是私有的，或受保护、默认、公有；

举个例子：

package fanshe;
 
public class Student {
	
	//---------------构造方法-------------------
	//（默认的构造方法）
	Student(String str){
		System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
	}
	
	// 无参构造方法
	public Student(){
		System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
	}
	
	// 有一个参数的构造方法
	public Student(char name){
		System.out.println("姓名：" + name);
	}
	
	// 有多个参数的构造方法
	public Student(String name ,int age){
		System.out.println("姓名："+name+"年龄："+ age);//这的执行效率有问题，以后解决。
	}
	
	// 受保护的构造方法
	protected Student(boolean n){
		System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
	}
	
	// 私有构造方法
	private Student(int age){
		System.out.println("私有的构造方法   年龄："+ age);
	}
 
}

----------------------------------
    
package fanshe;
 
import java.lang.reflect.Constructor;
 
public class Constructors {
 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
        
		// 加载Class对象
		Class clazz = Class.forName("fanshe.Student");
		
		
		// 获取所有公有构造方法
		Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
		for(Constructor c : conArray){
			System.out.println(c);
		}
		
		
		// 获取所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)
		conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
		for(Constructor c : conArray){
			System.out.println(c);
		}
        
		
		// 获取公有、无参的构造方法
         // 因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
		// 返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
		Constructor con = clazz.getConstructor(null);
		System.out.println("con = " + con);
		//调用构造方法
		Object obj = con.newInstance();
		//	System.out.println("obj = " + obj);
		//	Student stu = (Student)obj;
		
        
		// 获取私有构造方法
		con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
		System.out.println(con);
		//调用构造方法
		con.setAccessible(true); // 为了调用 private 方法/域 我们需要取消安全检查
		obj = con.newInstance('男');
	}
	
}

6. 通过反射获取成员变量并使用

批量获取：

public Field[] getFields()：获取所有公有的字段
public Field[] getDeclaredFields()：获取所有的字段 (包括私有、受保护、默认的)

单个获取：

public Field getField(String name): 获取一个指定名称的公有的字段
public Field getDeclaredField(String name): 获取一个指定名称的字段，可以是私有、受保护、默认的

举个例子:

package fanshe.field;
 
public class Student {
	public Student(){
		
	}
	//**********字段*************//
	public String name;
	protected int age;
	char sex;
	private String phoneNum;
	
	@Override
	public String toString() {
		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
				+ ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
	}

}

----------------------------------
    
package fanshe.field;
import java.lang.reflect.Field;

public class Fields {
 
		public static void main(String[] args) throws Exception {
			// 获取Class对象
			Class stuClass = Class.forName("fanshe.field.Student");
			// 获取所有公有的字段
			Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
			for(Field f : fieldArray){
				System.out.println(f);
			}
            
             // 获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)
			fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
			for(Field f : fieldArray){
				System.out.println(f);
			}
            
             // 获取指定名称的公有字段
			Field f = stuClass.getField("name");
             System.out.println(f);
			Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance(); // 获取该对象的实例
			// 为字段设置值
			f.set(obj, "刘德华"); // 为Student对象中的name属性赋值
			
			
			// 获取私有字段
			f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
             System.out.println(f);
			f.setAccessible(true); //暴力反射，解除私有限定
			f.set(obj, "18888889999");
			
		}
	}

7. 通过反射获取成员方法并调用

批量获取：

public Method[] getMethods()：获取所有"公有方法"（包含了父类的方法也包含 Object 类）
public Method[] getDeclaredMethods(): 获取所有的成员方法，包括私有的(不包括继承的)

单个获取：

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes): 获取一个指定方法名和参数类型的成员方法：

调用方法：

Object invoke(Object obj, Object... args)：obj 要调用方法的对象；args 调用方法时所传递的实参

举个例子：

package fanshe.method;
 
public class Student {

	public void show1(String s){
		System.out.println("调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);
	}
	protected void show2(){
		System.out.println("调用了：受保护的，无参的show2()");
	}
	void show3(){
		System.out.println("调用了：默认的，无参的show3()");
	}
	private String show4(int age){
		System.out.println("调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = " + age);
		return "abcd";
	}
}

-------------------------------------------

package fanshe.method;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
public class MethodClass {
 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 获取 Class对象
		Class stuClass = Class.forName("fanshe.method.Student");
        
		// 获取所有公有方法
		stuClass.getMethods();
		Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
		for(Method m : methodArray){
			System.out.println(m);
		}
        
		// 获取所有的方法，包括私有的
		methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
		for(Method m : methodArray){
			System.out.println(m);
		}
        
		// 获取公有的show1()方法
		Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
		System.out.println(m);
		Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance(); // 实例化一个Student对象
		m.invoke(obj, "刘德华");
		
		// 获取私有的show4()方法
		m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
		System.out.println(m);
		m.setAccessible(true); //解除私有限定
		Object result = m.invoke(obj, 20); //需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
		System.out.println("返回值：" + result);
	}
}

8. 通过反射获取配置文件内容

student 类：

public class Student {
	public void show(){
		System.out.println("is show()");
	}
}

配置文件以 txt 文件为例子（pro.txt）：

className = cn.fanshe.Student
methodName = show

测试类：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
 
/*
 * 我们利用反射和配置文件，可以使：应用程序更新时，对源码无需进行任何修改
 * 我们只需要将新类发送给客户端，并修改配置文件即可
 */
public class Demo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//通过反射获取Class对象
		Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));//"cn.fanshe.Student"
		//2获取show()方法
		Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));//show
		//3.调用show()方法
		m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
		
	}
	
	//此方法接收一个key，在配置文件中获取相应的value
	public static String getValue(String key) throws IOException{
		Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
		FileReader in = new FileReader("pro.txt");//获取输入流
		pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
		in.close();
		return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值
	}
}

当我们不要 Student 类，而需要新写一个 Student2 的类时，这时只需要更改 pro.txt 的文件内容就可以了。代码就一点不用改动。配置文件更改为：

className = cn.fanshe.Student2
methodName = show2

9. 反射机制优缺点

优点：动态编译。运行期类型的判断，动态加载类，提高代码灵活度。

缺点：

性能瓶颈：反射相当于一系列解释操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 java 代码要慢很多。
安全问题：让我们可以动态操作改变类的属性同时也增加了类的安全隐患。

10. 反射的应用场景

反射是框架设计的灵魂。

在我们平时的项目开发过程中，基本上很少会直接使用到反射机制，但这不能说明反射机制没有用，实际上有很多设计、开发都与反射机制有关，例如模块化的开发，通过反射去调用对应的字节码；动态代理设计模式也采用了反射机制，还有我们日常使用的 Spring／Hibernate 等框架也大量使用到了反射机制。

举例：

我们在使用 JDBC 连接数据库时使用 Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序
Spring 框架的 IOC（动态加载管理 Bean）创建对象以及 AOP（动态代理）功能都和反射有联系
动态配置实例的属性

? References

《Java 核心技术 - 卷 1 基础知识 - 第 10 版》
《Thinking In Java（Java 编程思想）- 第 4 版》
敬业的小马哥 — Java基础之—反射（非常重要）

注意：本文归作者所有，未经作者允许，不得转载

9-反射

? Java 反射

1. 什么是 Java 的反射机制

2. Class 类

3. 获取 Class 类对象的四种方式

4. 动态地创建一个类的实例

① 使用 class.newInstance

② 使用开源库 Objenesis

5. 通过反射获取构造方法并调用

6. 通过反射获取成员变量并使用

7. 通过反射获取成员方法并调用

8. 通过反射获取配置文件内容

9. 反射机制优缺点

10. 反射的应用场景

? References

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