Java反射机制（带应用）

1、Java的反射机制：

 

       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：“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。

       但是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。

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以上是百度百科中对Java反射机制的解释。

 

 

2、Java反射机制的功能：

 

（1）在运行时判断任意一个对象所属的类；

（2）在运行时构造任意一个类的对象；

（3）在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法；

（4）在运行时调用任意一个对象的方法；生成动态代理。

 

 

 

3、与反射相关的类有：

 

Class：表示类、Field：表示成员变量、 Method：表示方法、Constructor：表示构造器。

 

 

 

4、获取Class类的三种基本方式：

（1）通过     类名称.class，对基本类型也支持；

               Class c = int.class；

           Class c = int[ ].class；

           Class c = String.class

（2）通过    对象.getClass( )方法

         Class c = obj.getClass(  );

（3） Class.forName( )  通过类名称加载类，这种方法只要有类名称就可以得到Class；

         Class c = Class.forName(“cn.ywq.Demo”);

示例：通过反射来创建一个对象，利用.newInstance( )方法来实现。

public class Demo1 {
	@Test
	public void fun1() throws Exception {
		String className = "cn.ywq.User";
		Class clazz = Class.forName(className); 
		User user = (User)clazz.newInstance();
		System.out.println(user);
	}
}

class User {
	private String username;
	private String password;

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}

	public String getPassword() {
		return password;
	}

	public void setPassword(String password) {
		this.password = password;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "User [username=" + username + ", password=" + password + "]";
	}
}

 

5、Field类的使用

Field表示类的成员变量，可以是实例变量，也可以是静态变量。

 

（1）获取Field对象，

获取Field对象需要使用Class对象，下面是Class类的API：

Field getField(String name)：通过名字获取公有成员变量的反射对象，包含父类中声明的公有成员变量；

Field[ ] getFields()：获取所有公有成员变量反射对象，包含父类中声明的公有成员变量；

Field getDeclaredField(String name)：通过名字获取本类中某个成员变量，包含本类的private成员变量，但父类中声明的任何成员变量都不包含；

Field[ ] getDeclaredFields()：获取本类中声明的所有成员变量，包含private成员变量，但不包含父类中声明的任何成员变量；

 

（2）Field类的常用方法

String getName()：获取成员变量名；

Class getDeclaringClass()：获取成员变量的类型；

Class getType()：获取当前成员变量的类型；

Object get(Object obj)：获取obj对象的成员变量的值；

void set(Object obj, Object value)：设置obj对象的成员变量值为value；

示例：通过Field读写成员

User.java

public class User {
	public String username;
	public String password;

	public User() {
	}

	public User(String username, String password) {
		this.username = username;
		this.password = password;
	}

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}

	public String getPassword() {
		return password;
	}

	public void setPassword(String password) {
		this.password = password;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "User [username=" + username + ", password=" + password + "]";
	}
}

Demo1.java

public class Demo1 {
	@Test
	public void fun1() throws Exception {
		String className = "cn.itcast.User";
		Class clazz = Class.forName(className);
		User user = new User("zhangSan", "123");
		
		Field field1 = clazz.getField("username"); 
		Field field2 = clazz.getField("password") ;
		
		String username = (String)field1.get(user); 
		String password = (String)field2.get(user); 
		
		System.out.println(username + ", " + password);
		
		field1.set(user, "liSi"); 
		field2.set(user, "456"); 
		
		System.out.println(user);
	}
}

6、Constructor类的使用

 Constructor表示一个类的构造器。即构造器的反射对象！

 

（1）获取Constructor对象

获取Construcator对象需要使用Class对象，下面API来自Class类：

Constructor getConstructor(Class… parameterTypes)：通过指定的参数类型获取公有构造器反射对象；

Constructor[ ] getConstructors(  )：获取所有公有构造器对象；

Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes)：通过指定参数类型获取构造器反射对象。可以是私有构造器对象；

Constructor[ ] getDeclaredConstructors()：获取所有构造器对象。包含私有构造器；

 

（2）Construcator类常用方法

  String getName()：获取构造器名；

  Class getDeclaringClass()：获取构造器所属的类型；

  Class[ ] getParameterTypes()：获取构造器的所有参数的类型；

  Class[ ] getExceptionTypes()：获取构造器上声明的所有异常类型；

  newInstance(Object… initargs)：通过构造器反射对象调用构造器。

 

示例：通过Construcator创建对象 

User.java

public class User {
	private String username;
	private String password;

	public User() {
	}

	public User(String username, String password) {
		this.username = username;
		this.password = password;
	}

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}

	public String getPassword() {
		return password;
	}

	public void setPassword(String password) {
		this.password = password;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "User [username=" + username + ", password=" + password + "]";
	}
}

 

Demo1.java

public class Demo1 {
	@Test
	public void fun1() throws Exception {
		String className = "cn.itcast.User";
		Class clazz = Class.forName(className);
		Constructor c = clazz.getConstructor(String.class, String.class);
		User user = (User)c.newInstance("zhangSan", "123");
		System.out.println(user);
	}
}

7、Method类的使用 

（1）获取Method

获取Method需要通过Class对象，下面是Class类的API：

  Method getMethod(String name, Class… parameterTypes)：通过方法名和方法参数类型获取方法反射对象，包含父类中声明的公有方法，但不包含所有私有方法；

  Method[ ]   getMethods()：获取所有公有方法，包含父类中的公有方法，但不包含任何私有方法；

  Method getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes)：通过方法名和方法参数类型获取本类中声明的方法的反射对象，包含本类中的私有方法，但不包含父类中的任何方法；

 Method[  ] getDeclaredMethods( )：获取本类中所有方法，包含本类中的私有方法，但不包含父类中的任何方法。

 

（2）Method常用方法

  String getName( )：获取方法名；

  Class getDeclaringClass( )：获取方法所属的类型；

  Class[ ] getParameterTypes( )：获取方法的所有参数的类型；

  Class[ ] getExceptionTypes( )：获取方法上声明的所有异常类型；

  Class getReturnType( )：获取方法的返回值类型；

  Object invode(Object obj, Object… args)：通过方法反射对象调用方法，如果当前方法是实例方法，那么当前对象就是obj，如果当前方法是static方法，那么可以给obj传递null。args表示是方法的参数；

 

示例：通过Method调用方法

public class Demo1 {
	@Test
	public void fun1() throws Exception {
		String className = "cn.ywq.User";
		Class clazz = Class.forName(className);
		Constructor c = clazz.getConstructor(String.class, String.class);
		User user = (User)c.newInstance("zhangSan", "123");
		
		Method method = clazz.getMethod("toString");
		String result = (String)method.invoke(user);
		System.out.println(result);
	}
}

8、AccessibleObject的使用

AccessibleObject类是Constructor、Method、Field三个类的父类。AccessibleObject最为重要的方法如下：

boolean isAccessible( )：判断当前成员是否可访问；

voidsetAccessible(boolean flag)：设置当前成员是否可访问。

当Constructor、Method、Field为私有时，如果我们想反射操作，那么就必须先调用反射对象的setAccessible(true)方法，然后才能操作。

User.java

public class User {
	private String username;
	private String password;

	public User() {
	}

	public User(String username, String password) {
		this.username = username;
		this.password = password;
	}

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}

	public String getPassword() {
		return password;
	}

	public void setPassword(String password) {
		this.password = password;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "User [username=" + username + ", password=" + password + "]";
	}
}

注意，User类的username和password成员变量为private的，这时再通过Field来反射操作这两个成员变量就必须先通过setAccessible(true)设置后才行。

public class Demo1 {
	@Test
	public void fun1() throws Exception {
		String className = "cn.ywq.User";
		Class clazz = Class.forName(className);
		User user = new User("zhangSan", "123");
		
		Field field1 = clazz.getDeclaredField("username");
		Field field2 = clazz.getDeclaredField("password");
		
		field1.setAccessible(true);
		field2.setAccessible(true);
		
		String username = (String)field1.get(user);
		String password = (String)field2.get(user);
		
		System.out.println(username + ", " + password);
		
		field1.set(user, "liSi");
		field2.set(user, "456");
		
		System.out.println(user);
	}
}

 

9、Java反射机制在工厂方法模式中的使用：

       工厂方法模式模式主要的作用就是创建一个对象，它是new一个对象的替代品。在所有需要生成对象的地方都可以使用。

       工厂方法模式利用Java的反射机制来得到Class类，利用newInstance(  )方法来创建一个对象。

通用类图如下所示：

通用源代码：

//抽象产品类
public abstract class Product {    
    //产品类的公共方法
    public void method1(){
            //业务逻辑处理
    }  
    //抽象方法
    public abstract void method2();    
}

//多个具体产品类
public class ConcreteProduct1 extends Product {
    public void method2() {
            //业务逻辑处理
    }
}
public class ConcreteProduct2 extends Product {
    public void method2() {
            //业务逻辑处理
    }
}

//抽象工厂类
public abstract class Creator {    
    /*
     * 创建一个产品对象，其输入参数类型可以自行设置
     * 通常为String、Enum、Class等，当然也可以为空
     */        
    public abstract <T extends Product> T create Product(Class<T> c);
}

//具体工厂类
public class ConcreteCreator extends Creator {     
    public <T extends Product> T create Product(Class<T> c){
            Product product=null;
            try {
                   product = (Product)Class.forName(c.get Name()).new Instance();
            } catch (Exception e) {
                   //异常处理
            }
            return (T)product;         
    }
}

测试代码如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
            Creator creator = new ConcreteCreator();
            Product product = creator.createProduct(ConcreteProduct1.class);
            /*
             * 继续业务处理
             */
    }
}

可以看到，工厂方法模式中，在具体的工厂中使用了反射机制来创建了一个product的对象。