一篇文章全面了解Java反射機制

路人甲Java 2020-06-13

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Java的反射機制在實踐中可謂無處不在，如果你已經(jīng)工作幾年，還對Java的反射機制一知半解，那么這篇文章絕對值得你讀一讀。

什么是反射

反射 (Reflection) 是Java的特征之一，它允許運行中的Java程序獲取自身的信息，并且可以操作類或?qū)ο蟮膬?nèi)部屬性。

通俗的來講就是：通過反射機制，可以在運行時獲得程序或程序集中每一個類型的成員和成員的信息。

注意這里的重點是：運行時，而不是編譯時。我們常規(guī)情況下寫的對象類型都是在編譯期就確定下來的。而Java反射機制可以動態(tài)地創(chuàng)建對象并調(diào)用其屬性，這樣創(chuàng)建對象的方式便異常靈活了。

雖然通過反射可以動態(tài)的創(chuàng)建對象，增加了靈活性，但也不是什么地方都可用，還要考慮性能、編碼量、安全、面向?qū)ο笮缘取?/p>

我們知道Java是面向?qū)ο蟮模绻ㄟ^反射機制去操作對象里面的屬性或方法，一定程度上破壞了面向?qū)ο蟮奶匦浴Ｍ瑫r，通過反射機制還可以修改私有變量，也存在一定的安全性問題。

但這并不影響反射在實踐中的應用，幾乎各大框架多多少少都在使用Java反射機制。特別是主流的Spring框架。

功能及用途

Java反射主要提供以下功能：

在運行時判斷任意一個對象所屬的類；
在運行時構(gòu)造任意一個類的對象；
在運行時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法（通過反射甚至可以調(diào)用private方法）；
在運行時調(diào)用任意一個對象的方法

反射最重要的用途之一就是開發(fā)各類通用框架。以Spring為例，當基于XML進行配置Bean時，我們通常寫如下代碼：

<bean class="com.choupangxia.UserServiceImpl">
</bean>

Spring在啟動的時候便會利用反射機制去加載對應的UserServiceImpl類，然后進行實例化。如果不存在該類則會拋出異常，通常異常中還會出現(xiàn)invoke方法調(diào)用的堆棧信息。

當Spring基于注解去實例化對象時，同樣利用的是反射機制。下面通過一個簡單demo示例，演示一下如何通過反射獲得注解信息：

static void initUser(User user) throws IllegalAccessException {

	// 獲取User類中所有的屬性(getFields無法獲得private屬性)
	Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();

	// 遍歷所有屬性
	for (Field field : fields) {
		// 如果屬性上有此注解，則進行賦值操作
		if (field.isAnnotationPresent(InitSex.class)) {
			InitSex init = field.getAnnotation(InitSex.class);
			field.setAccessible(true);
			// 設(shè)置屬性的性別值
			field.set(user, init.sex().toString());
			System.out.println("完成屬性值的修改，修改值為:" + init.sex().toString());
		}
	}
}

上述代碼是之前寫《一篇文章，全面了解Java自定義注解》中的示例，相關(guān)文章可關(guān)注公眾號“程序新視界”，回復“注解”獲得全文。

更多關(guān)于Java反射的例子我們就不多說了。上面的示例現(xiàn)在看不懂也沒關(guān)系，下面我們就來詳細介紹一下Java反射機制的具體使用。

簡單示例

我們通過一個簡單的示例對比，來了解一下Java反射機制。首先來看正常情況下創(chuàng)建對象并使用對象的示例：

User user = new User();
user.setUsername("公眾號：程序新視界");
user.setAge(3);

那么，當基于反射機制來達到統(tǒng)一效果該怎么做呢？看下面的具體實現(xiàn)：

@Test
public void testCreateReflect() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
		InvocationTargetException, InstantiationException {
	// 獲取User所對應的Class對象
	Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");
	// 獲取User類無參數(shù)的構(gòu)造器
	Constructor constructor = clz.getConstructor();
	// 通過構(gòu)造器創(chuàng)建User對象
	User user = (User) constructor.newInstance();
	user.setUsername("公眾號：程序新視界");
	user.setAge(3);
	System.out.println("username=" + user.getUsername());
	System.out.println("age=" + user.getAge());
}

在上述過程中通過Class.forName獲得User所對應的Class對象，獲得構(gòu)造器Constructor，通過構(gòu)造器創(chuàng)建出來一個User對象，然后調(diào)用對應的方法。

當然，后面的步驟中也可以完全不出現(xiàn)User類，直接通過Class對象獲得對應的Method進行調(diào)用。示例如下：

Method setUsernameMethod = clz.getMethod("setUsername", String.class);
Method setAgeMethod = clz.getMethod("setAge", int.class);

setUsernameMethod.invoke(obj,"公眾號：程序新視界");
setAgeMethod.invoke(obj,3);

關(guān)于get方法也是如此操作，就不再贅述。

經(jīng)過上面的實例我們已經(jīng)能夠正常創(chuàng)建對象，并使用對象了。下面就看看反射常用的API，通過這些API我們可以實現(xiàn)更多的更復雜的功能。

反射常用API

獲取Class對象的三種方法

第一種方法：當你知道類的全路徑名時，可使用Class.forName靜態(tài)方法來獲得Class對象。上面的示例就是通過這種方法獲得：

Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");

第二種方法：通過“.class”獲得。前提條件是在編譯前就能夠拿到對應的類。

Class clz = User.class;

第三種：使用類對象的getClass()方法。

User user = new User();
Class clz = user.getClass();

創(chuàng)建對象的兩種方法

可以通過Class對象的newInstance()方法和通過Constructor 對象的newInstance()方法創(chuàng)建類的實例對象。

第一種：通過Class對象的newInstance()方法。

Class clz = User.class;
User user = (User) clz.newInstance();

第二種：通過Constructor對象的newInstance()方法。

Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");
Constructor constructor = clz.getConstructor();
User user = (User) constructor.newInstance();

其中第二種方法創(chuàng)建類對象可以選擇特定構(gòu)造方法，而通過 Class對象則只能使用默認的無參數(shù)構(gòu)造方法。

Class clz = User.class;
Constructor constructor = clz.getConstructor(String.class);
User user = (User) constructor.newInstance("公眾號：程序新視界");

獲取類屬性、方法、構(gòu)造器

通過Class對象的getFields()方法獲取非私有屬性。

Field[] fields = clz.getFields();
for(Field field : fields){
	System.out.println(field.getName());
}

上述實例中的User對象屬性都是private，無法直接通過上述方法獲取，可將其中一個屬性改為public，即可獲取。

通過Class對象的getDeclaredFields()方法獲取所有屬性。

Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
for(Field field : fields){
	System.out.println(field.getName());
}

執(zhí)行打印結(jié)果：

username
age

當然針對屬性的其他值也是可以獲取的，針對私有屬性的修改需要先調(diào)用field.setAccessible(true)方法，然后再進行賦值。關(guān)于具體應用，回頭看我們最開始關(guān)于注解的實例中的使用。

獲取方法的示例如下：

Method[] methods = clz.getMethods();
for(Method method : methods){
	System.out.println(method.getName());
}

打印結(jié)果：

setUsername
setAge
getUsername
getAge
wait
wait
wait
equals
toString
hashCode
getClass
notify
notifyAll

可以看到，不僅獲取到了當前類的方法，還獲取到了該類父類Object類中定義的方法。

關(guān)于獲取構(gòu)造器的方法上面已經(jīng)講到了，就不再贅述。而上述的這些方法在Class中都有相應的重載的方法，可根據(jù)具體情況進行靈活使用。

利用反射創(chuàng)建數(shù)組

最后，我們再看一個通過反射創(chuàng)建數(shù)組的實例。

@Test
public void createArray() throws ClassNotFoundException {
	Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
	Object array = Array.newInstance(cls,5);
	// 向數(shù)組添加內(nèi)容
	Array.set(array,0,"Hello");
	Array.set(array,1,"公眾號");
	Array.set(array,2,"程序新視界");
	Array.set(array,3,"二師兄");
	Array.set(array,4,"Java");
	// 獲取數(shù)組中指定位置的內(nèi)容
	System.out.println(Array.get(array,2));
}