7、反射机制

反射的理解

Reflection（反射）被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在**执行期（Runtime）**借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

框架 = 反射 + 注解 + 设计模式

反射机制能提供的功能

• 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
• 在运行时获取泛型信息
• 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
• 在运行时处理注解
• 生成动态代理

Class类的理解

java.lang.Class

类的加载及反射过程如下

• 程序经过javac.exe命令编译以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。

• 接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。字节码文件被ClassLoader加载到JVM内存中，此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类（Runtime Class），此运行时类，就作为java.lang.Class的一个实例。

  • 换句话说，Class的实例只对应着加载到内存中的一个运行时类。

  • 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

  • 一个加载的类在 JVM 中只会有一个Class实例

• 此时就可以通过Class类的实例方法获取Field、Method、Constructor等实例对象完成反射

获取Class实例的几种方式

方式一：调用运行时类的属性：class

Class clazz = ClassName.class;

方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()方法

Person p = new Person();
Class clazz = p.getClass();

方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)，可能抛出ClassNotFoundException异常

全类名：是类所属包名 + . + 类名，例如java.lang.String

Class clazz = Class.forName("全类名");

方式四：使用类的加载器

ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader(); 
Class clazz = cl.loadClass("全类名");

创建类的对象的方式

方式一：构造方法，new Constructor()

方式二：要创建Xxx类的对象，可以考虑：Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中查看是否有静态方法的存在。可以调用其静态方法，创建Xxx对象。

方式三：通过反射

Class实例可以是哪些结构的说明

• class：类

• interface：接口

• []：数组

• enum：枚举

• annotation：注解@interface

• primitive type：基本数据类型

• void

数组的Class实例中，只要类型和维度一样，那么两个Class实例相等

int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
a.class == b.class
//结果为true

Class类的常用方法

• static Class forName(String name)：根据全类名返回Class对象
• Object newInstance()：调用默认无参构造，创建实例
• getName()：获取Class所代表的结构全类名
• get Class[] getInterfaces()：返回Class对象实现的所有接口的Class对象
• ClassLoader getClassLoader()：返回该类的类加载器
• Class getSuperclass()：返回Class对象的超类Class对象
• Constuctor[] getConstrctors()：返回类的所有构造方法
• Field[] getDeciaredFields()：返回所有属性
• Method getMethod(String name,Class ... paramTypes)：返回该类中参数为Class ... paramTypes的方法
• Package getPackage()：获取包信息

通过Class实例创建类实例

Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();

newInstance()：调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

使用此方法，要求：

1. 运行时类必须提供空参的构造器
2. 空参的构造器的访问权限足够。通常，设置为public。

没有无参的构造器就不能创建对象了吗？

**不是！**只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

1. 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定参数类型的构造器
2. 通过Constructor实例化对象。

static class Apple{
	public Apple(int a){ }
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 获取Class对象
    Class<Apple> appleClass = Apple.class;
    // 根据参数获取有参构造
    Constructor<Apple> declaredConstructor = appleClass.getDeclaredConstructor(int.class);
    // 设置可见性
    declaredConstructor.setAccessible(true);
    // 创建实例
    Apple apple = declaredConstructor.newInstance(1);
}

获取类结构的方法

接口、父类

• Class<?>[] getInterfaces()：获取实现的全部接口
• Class<? Super T> getSuperclass()：获取继承的父类

构造器

• Constructor<T>[] getConstructors()：获取有所public构造方法
• Constructor<T>[] getDeclaredConstructors()：获取所有构造方法

Constructor类

• int getModifiers()：获取所有修饰符之和，例如public static，返回值为1 + 8 = 9
• String getName()：获取方法名称
• Class<?>[] getParameterTypes()：获取参数类型

修饰符	返回值
public	1
private	2
protected	4
static	8
final	16
synchronized	32
volatile	64
transient	128
native	256
interface	512
abstract	1024
strict	2048

方法

• Methos[] getDeclaredMethods()：获取所有方法
• Methos[] getMethos()：获取所有public方法

Method类

• Class<?> getReturnType()：获取返回值类型对象
• Class<?>[] getParameterTypes()：获取所有参数类型对象
• int getModifiers()：获取修饰符
• Class<?>[] getExceptionTypes()：获取抛出异常类对象

属性

• Field[] getFields()：获取所有public的属性
• Field[] getDeclaredFields()：获取所有属性

Field类

• int getModifiers()：获取修饰符
• Class<?> getType()：获取属性类型对象
• String getName()：获取属性名称

注解

• <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass)：获取指定类型的注解
• Annotation[] getAnnotations()：获取所有注解

泛型

• Type getGenericSuperclass()：获取父类泛型类型

static class MyList extends ArrayList<Number> {

}

public static void main(String[] args) {
    Class<MyList> myListClass = MyList.class;

    Class<? super MyList> superclass = myListClass.getSuperclass();
    System.out.println(superclass.getName()); // java.util.ArrayList

    Type genericSuperclass = myListClass.getGenericSuperclass();
    System.out.println(genericSuperclass.getTypeName()); // java.util.ArrayList<java.lang.Number>
}

所在包

• Package getPackage()：获取所在包

调用类的指定结构

public class Person{
    
    private String name;
    
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public String show(){
        System.out.println(name);
    }
}

关于setAccessible方法的使用

• Method、Field、Constructor对象都有setAccessible(boolean flag)方法
• 此方法可以启动和禁用访问安全检查（权限）
• 如果参数flag为true，则可以无视private等修饰符进行访问

调用方法

• Method getDeclaredMethod(String name,Class ... parameterTypes)：获取方法
• Object invoke(Object obj,Object ... args)：执行方法
• 此方法的返回值就是调用方法的返回值，如没有返回值则为null
• 如果方法为非静态方法，则参数obj为null
• 如果方法权限不足，如private，则需要在调用invoke()之前，显式的调用setAccessible(true)设为可访问

//一、获取类的Class实例、并获得运行时类的实例
Class clazz = Person.class;
Person p = (Person) clazz.newInstance();
//二、获取需要调用的方法，getDeclaredMethod():
//参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
//三、保证当前方法可以访问
show.setAccessible(true);
//四、调用方法的invoke()
//参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
//invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
Object returnValue = show.invoke(p,"CHN");

调用属性

Class clazz = Person.class;
//创建运行时类的对象
Person p = (Person) clazz.newInstance();
//1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
Field name = clazz.getDeclaredField("name");
//2.保证当前属性是可访问的
name.setAccessible(true);
//3.设置指定对象的此属性值
name.set(p,"Tom");
//4、获取指定对象的此属性值
System.out.println(name.get(p));

调用指定的构造器

Class clazz = Person.class;
//1.获取指定的构造器
//getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
//2.保证此构造器是可访问的
constructor.setAccessible(true);
//3.调用此构造器创建运行时类的对象,此时才会进行类加载
Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");