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  • Java反射机制

    ava 反射是Java语言的一个很重要的特征，它使得Java具体了“动态性”。
     
    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。
     
    Java 反射机制主要提供了以下功能：
    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”。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。
     
    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（java.lang包中）。
    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。
     
    下面给出几个例子看看Reflection API的实际运用：
     
    一、通过Class类获取成员变量、成员方法、接口、超类、构造方法等
     
    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（java.lang包中）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。
     

    下面给出一个综合运用的例子：

    [java] view plain copy
     
    1. public class RefConstructor {  
    2.    
    3.     public static void main(String args[]) throws Exception {  
    4.         RefConstructor ref = new RefConstructor();  
    5.         ref.getConstructor();  
    6.    
    7.     }  
    8.    
    9.     public void getConstructor() throws Exception {  
    10.         Class c = null;  
    11.         c = Class.forName("java.lang.Long");  
    12.         Class cs[] = {java.lang.String.class};  
    13.    
    14.         System.out.println("/n-------------------------------/n");  
    15.    
    16.         Constructor cst1 = c.getConstructor(cs);  
    17.         System.out.println("1、通过参数获取指定Class对象的构造方法：");  
    18.         System.out.println(cst1.toString());  
    19.    
    20.         Constructor cst2 = c.getDeclaredConstructor(cs);  
    21.         System.out.println("2、通过参数获取指定Class对象所表示的类或接口的构造方法：");  
    22.         System.out.println(cst2.toString());  
    23.    
    24.         Constructor cst3 = c.getEnclosingConstructor();  
    25.         System.out.println("3、获取本地或匿名类Constructor 对象，它表示基础类的立即封闭构造方法。");  
    26.         if (cst3 != null) System.out.println(cst3.toString());  
    27.         else System.out.println("-- 没有获取到任何构造方法！");  
    28.    
    29.         Constructor[] csts = c.getConstructors();  
    30.         System.out.println("4、获取指定Class对象的所有构造方法：");  
    31.         for (int i = 0; i < csts.length; i++) {  
    32.             System.out.println(csts[i].toString());  
    33.         }  
    34.    
    35.         System.out.println("/n-------------------------------/n");  
    36.    
    37.         Type types1[] = c.getGenericInterfaces();  
    38.         System.out.println("1、返回直接实现的接口：");  
    39.         for (int i = 0; i < types1.length; i++) {  
    40.             System.out.println(types1[i].toString());  
    41.         }  
    42.    
    43.         Type type1 = c.getGenericSuperclass();  
    44.         System.out.println("2、返回直接超类：");  
    45.         System.out.println(type1.toString());  
    46.    
    47.         Class[] cis = c.getClasses();  
    48.         System.out.println("3、返回超类和所有实现的接口：");  
    49.         for (int i = 0; i < cis.length; i++) {  
    50.             System.out.println(cis[i].toString());  
    51.         }  
    52.    
    53.         Class cs1[] = c.getInterfaces();  
    54.         System.out.println("4、实现的接口");  
    55.         for (int i = 0; i < cs1.length; i++) {  
    56.             System.out.println(cs1[i].toString());  
    57.         }  
    58.    
    59.         System.out.println("/n-------------------------------/n");  
    60.    
    61.         Field fs1[] = c.getFields();  
    62.         System.out.println("1、类或接口的所有可访问公共字段：");  
    63.         for (int i = 0; i < fs1.length; i++) {  
    64.             System.out.println(fs1[i].toString());  
    65.         }  
    66.    
    67.         Field f1 = c.getField("MIN_VALUE");  
    68.         System.out.println("2、类或接口的指定已声明指定公共成员字段：");  
    69.         System.out.println(f1.toString());  
    70.    
    71.         Field fs2[] = c.getDeclaredFields();  
    72.         System.out.println("3、类或接口所声明的所有字段：");  
    73.         for (int i = 0; i < fs2.length; i++) {  
    74.             System.out.println(fs2[i].toString());  
    75.         }  
    76.    
    77.         Field f2 = c.getDeclaredField("serialVersionUID");  
    78.         System.out.println("4、类或接口的指定已声明指定字段：");  
    79.         System.out.println(f2.toString());  
    80.    
    81.         System.out.println("/n-------------------------------/n");  
    82.    
    83.         Method m1[] = c.getMethods();  
    84.         System.out.println("1、返回类所有的公共成员方法：");  
    85.         for (int i = 0; i < m1.length; i++) {  
    86.             System.out.println(m1[i].toString());  
    87.         }  
    88.    
    89.         Method m2 = c.getMethod("longValue", new Class[]{});  
    90.         System.out.println("2、返回指定公共成员方法：");  
    91.         System.out.println(m2.toString());  
    92.    
    93.     }  
    94. }  
    输出结果：输出结果很长，这里不再给出。
    二、运行时复制对象
    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。
    [java] view plain copy
     
    1. public class ReflectTester {  
    2.     public Object copy(Object object) throws Exception {  
    3.         // 获得对象的类型  
    4.         Class<?> classType = object.getClass();  
    5.         System.out.println("Class:" + classType.getName());  
    6.    
    7.         // 通过默认构造方法创建一个新的对象  
    8.         Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});  
    9.    
    10.         // 获得对象的所有属性  
    11.         Field fields[] = classType.getDeclaredFields();  
    12.    
    13.         for (int i = 0; i < fields.length; i++) {  
    14.             Field field = fields[i];  
    15.    
    16.             String fieldName = field.getName();  
    17.             String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();  
    18.             // 获得和属性对应的getXXX()方法的名字  
    19.             String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);  
    20.             // 获得和属性对应的setXXX()方法的名字  
    21.             String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);  
    22.    
    23.             // 获得和属性对应的getXXX()方法  
    24.             Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[]{});  
    25.             // 获得和属性对应的setXXX()方法  
    26.             Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[]{field.getType()});  
    27.    
    28.             // 调用原对象的getXXX()方法  
    29.             Object value = getMethod.invoke(object, new Object[]{});  
    30.             System.out.println(fieldName + ":" + value);  
    31.             // 调用拷贝对象的setXXX()方法  
    32.             setMethod.invoke(objectCopy, new Object[]{value});  
    33.         }  
    34.         return objectCopy;  
    35.     }  
    36.    
    37.     public static void main(String[] args) throws Exception {  
    38.         Customer customer = new Customer("Tom", 21);  
    39.         customer.setId(new Long(1));  
    40.    
    41.         Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);  
    42.         System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " " + customerCopy.getName() + " "  
    43.                 + customerCopy.getAge());  
    44.     }  
    45. }  
    [java] view plain copy
     
    1. class Customer {  
    2.     private Long id;  
    3.    
    4.     private String name;  
    5.    
    6.     private int age;  
    7.    
    8.     public Customer() {  
    9.     }  
    10.    
    11.     public Customer(String name, int age) {  
    12.         this.name = name;  
    13.         this.age = age;  
    14.     }  
    15.    
    16.     public Long getId() {  
    17.         return id;  
    18.     }  
    19.    
    20.     public void setId(Long id) {  
    21.         this.id = id;  
    22.     }  
    23.    
    24.     public String getName() {  
    25.         return name;  
    26.     }  
    27.    
    28.     public void setName(String name) {  
    29.         this.name = name;  
    30.     }  
    31.    
    32.     public int getAge() {  
    33.         return age;  
    34.     }  
    35.    
    36.     public void setAge(int age) {  
    37.         this.age = age;  
    38.     }  
    39. }  
    输出结果：
     
    Class:com.langsin.reflection.Customer
    id:1
    name:Tom
    age:21
    Copy information:1 Tom 21
     
    Process finished with exit code 0
     
    解说：
    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());
     
    （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
     
     
    三、用反射机制调用对象的方法
    [java] view plain copy
     
    1. public class InvokeTester {  
    2.     public int add(int param1, int param2) {  
    3.         return param1 + param2;  
    4.     }  
    5.    
    6.     public String echo(String msg) {  
    7.         return "echo: " + msg;  
    8.     }  
    9.    
    10.     public static void main(String[] args) throws Exception {  
    11.         Class<?> classType = InvokeTester.class;  
    12.         Object invokeTester = classType.newInstance();  
    13.    
    14.         // Object invokeTester = classType.getConstructor(new  
    15.         // Class[]{}).newInstance(new Object[]{});  
    16.    
    17.    
    18.         //获取InvokeTester类的add()方法  
    19.         Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[]{int.class, int.class});  
    20.         //调用invokeTester对象上的add()方法  
    21.         Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100), new Integer(200)});  
    22.         System.out.println((Integer) result);  
    23.    
    24.    
    25.         //获取InvokeTester类的echo()方法  
    26.         Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[]{String.class});  
    27.         //调用invokeTester对象的echo()方法  
    28.         result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"Hello"});  
    29.         System.out.println((String) result);  
    30.     }  
    31. }  
    在例程InvokeTester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
     
    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：
    [java] view plain copy
     
    1. Object result=addMethod.invoke(invokeTester,  
    2. new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});  
    3. System.out.println((Integer)result); //result 为Integer类型  
    四、动态创建和访问数组
     
    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
    [java] view plain copy
     
    1. public class ArrayTester1 {  
    2.     public static void main(String args[]) throws Exception {  
    3.         Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");  
    4.         // 创建一个长度为10的字符串数组  
    5.         Object array = Array.newInstance(classType, 10);  
    6.         // 把索引位置为5的元素设为"hello"  
    7.         Array.set(array, 5, "hello");  
    8.         // 获得索引位置为5的元素的值  
    9.         String s = (String) Array.get(array, 5);  
    10.         System.out.println(s);  
    11.     }  
    12. }  

    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。

    [java] view plain copy
     
    1. public class ArrayTester2 {  
    2.     public static void main(String args[]) {  
    3.         int[] dims = new int[]{5, 10, 15};  
    4.         //创建一个具有指定的组件类型和维度的新数组。  
    5.         Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);  
    6.          
    7.         Object arrayObj = Array.get(array, 3);  
    8.         Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();  
    9.         System.out.println(cls);  
    10.    
    11.         arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);  
    12.         Array.setInt(arrayObj, 10, 37);  
    13.         int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;  
    14.         System.out.println(arrayCast[3][5][10]);  
    15.     }  
    16. }  
    深入认识Class类
     
    众所周知Java有个Object类，是所有Java类的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java类中被改写的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class类的对象。
     
    Class类十分特殊。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对象。参看本人的《 深入研究java.long.Class类 》一文。
     
    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()。
     
    动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体；无自变量。
     
    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。
     
     
    四、运行时变更field内容
     
    与先前两个动作相比，“变更field内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的get()和set()。
    [java] view plain copy
     
    1. public class RefFiled {  
    2.     public double x;  
    3.     public Double y;  
    4.    
    5.     public static void main(String args[]) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {  
    6.         Class c = RefFiled.class;  
    7.         Field xf = c.getField("x");  
    8.         Field yf = c.getField("y");  
    9.    
    10.         RefFiled obj = new RefFiled();  
    11.    
    12.         System.out.println("变更前x=" + xf.get(obj));  
    13.         //变更成员x值  
    14.         xf.set(obj, 1.1);  
    15.         System.out.println("变更后x=" + xf.get(obj));  
    16.    
    17.         System.out.println("变更前y=" + yf.get(obj));  
    18.         //变更成员y值  
    19.         yf.set(obj, 2.1);  
    20.         System.out.println("变更后y=" + yf.get(obj));  
    21.     }  
    22. }  
    运行结果：
     
    变更前x=0.0
    变更后x=1.1
    变更前y=null
    变更后y=2.1
     
    Process finished with exit code 0

     转自https://blog.csdn.net/qq924862077/article/details/74348488
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