Java 反射

类加载器

当程序有使用某个类时,如果该类还没有被加载到内存中,则系统会通过加载,连接,初始化三步来实现对这个类进行初始化

  • 加载
    就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象,任何类被使用时系统都会建立一个Class对象
  • 连接
    验证 是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致
    准备 负责为类的静态成员分配内存,并设置默认初始化值
    解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
  • 初始化
    对类的静态变量,静态代码块执行初始化操作

    类初始化时机

  • 创建类的实例
  • 类的静态变量,或者为静态变量赋值
  • 类的静态方法
  • 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
  • 初始化某个类的子类
  • 直接使用java.exe命令来运行某个主类

    类加载器

  • 负责将.class文件加载到内在中,并为之生成对应的Class对象
  • 虽然我们不需要关心类加载机制,但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行

    类加载器的组成

  • Bootstrap ClassLoader 根类加载器
    也被称为引导类加载器,负责Java核心类的加载
    比如SystemString等。在 JDK 中 JRE 的 lib 目录下 rt.jar 文件中
  • Extension ClassLoader扩展类加载器
    负责 JRE 的扩展目录中 jar 包的加载。
    在 JDK 中 JRE 的 lib 目录下 ext 目录
  • System ClassLoader系统类加载器
    负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件,以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径

通过这些描述就可以知道我们常用的类,都是由谁来加载完成的。

到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了,那么,如果我们仅仅站在这些class文件的角度,我们如何来使用这些class文件中的内容呢?

这就是我们反射要研究的内容

反射

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。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象

Class类

阅读API的Class类得知,Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的

获取Class对象的三种方式

方式一: 通过Object类中的getObject()方法

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

方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象(任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单)

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Class c2 = Person.class;

方式三: 通过Class类中的方法(将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可)

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Class c3 = Class.forName("cn.cuzz.Person");

注意:第三种和前两种的区别

前两种你必须明确Person类型

后面是指定这种类型的字符串就行(要包含包名),这种扩展更强,我不需要知道你的类,我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了

Person类

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public class Person {
// 成员变量
public String name;
public int age;
private String address;

// 构造方法
public Person() {
System.out.println("空参数构造方法");
}

public Person(String name) {
this.name = name;
System.out.println("带有String的构造方法");
}
// 私有的构造方法
private Person(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("带有String,int的构造方法");
}

public Person(String name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
System.out.println("带有String, int, String的构造方法");
}

// 成员方法
// 没有返回值没有参数的方法
public void method1(){
System.out.println("没有返回值没有参数的方法");
}
// 没有返回值,有参数的方法
public void method2(String name){
System.out.println("没有返回值,有参数的方法 name= "+ name);
}
// 有返回值,没有参数
public int method3(){
System.out.println("有返回值,没有参数的方法");
return 123;
}
// 有返回值,有参数的方法
public String method4(String name){
System.out.println("有返回值,有参数的方法");
return "哈哈" + name;
}
// 私有方法
private void method5(){
System.out.println("私有方法");
}

@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]";
}
}

通过反射获取构造方法并使用

在反射机制中,把类中的成员(构造方法、成员方法、成员变量)都封装成了对应的类进行表示。其中,构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法:

  • 返回一个构造方法
    • public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法
    • public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)
  • 返回多个构造方法
    • public Constructor<?>[] getConstructors()获取所有的public 修饰的构造方法
    • public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)
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      package cn.cuzz;

      import java.lang.reflect.Constructor;

      public class Test {
      public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
      // 获取Class对象 包名.类
      Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

      // 获取所有构造方法
      // 只包括public
      Constructor[] cons = c.getConstructors();
      // 即包括public也包括private
      Constructor[] conss = c.getDeclaredConstructors();

      // 获取一个构造方法
      // public Person()
      Constructor con1 = c.getConstructor(null);
      System.out.println(con1);

      // public Person(String name)
      Constructor con2 = c.getConstructor(String.class);
      System.out.println(con2);

      // private Person(String name, int age)
      Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
      System.out.println(con3);

      // public Person(String name, int age, String address)
      Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class);
      System.out.println(con4);
      }
      }

通过反射方式,获取构造方法,创建对象

获取构造方法,步骤如下:

  • 获取到Class对象
  • 获取指定的构造方法
  • 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象public T newInstance(Object... initargs)
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    package cn.cuzz;

    import java.lang.reflect.Constructor;

    public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 获取Class对象
    Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

    // 获取指定构造器
    Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

    // 通过构造方法中的Constructor的方法 创建对象
    Object obj = con.newInstance("cuzz", 18, "武汉");

    System.out.println(obj); // Person [name=cuzz, age=18, address=武汉]
    }
    }

通过反射获取成员变量并使用

在反射机制中,把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量:

  • 返回一个成员变量
    • public Field getField(String name) 获取指定的public修饰的变量
    • public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量
  • 返回多个成员变量
    • public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
    • public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)
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      package cn.cuzz;

      import java.lang.reflect.Field;

      public class Test3 {
      public static void main(String[] args) throws Exception {
      // 获取Class对象
      Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

      // 获取多个成员变量
      Field[] fields = c.getFields();
      Field[] fieldss = c.getDeclaredFields();

      // 一个变量
      // public int age
      Field ageField = c.getField("age");
      System.out.println(ageField); // public int cn.cuzz.Person.age

      // private String address
      Field addressField = c.getDeclaredField("address");
      System.out.println(addressField); // private java.lang.String cn.cuzz.Person.address
      }
      }

通过反射,创建对象,获取指定的成员变量,进行赋值与获取值操作

获取成员变量,步骤如下:

  • 获取Class对象
  • 获取构造方法
  • 通过构造方法,创建对象
  • 获取指定的成员变量(私有成员变量,通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问)
  • 通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
    public void set(Object obj, Object value)在指定对象obj中,将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值
    public Object get(Object obj)返回指定对象obj中,此 Field 对象表示的成员变量的值
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    package cn.cuzz;

    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Field;

    public class Test4 {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, Exception {
    // 获取Class对象
    Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

    // 获取构造方法
    Constructor con = c.getConstructor(String.class);

    // 通过构造方法 创建对象
    Object obj = con.newInstance("cuzz");

    // 获取指定成员变量
    // public String name
    Field nameField = c.getField("name");
    // public int age
    Field ageField = c.getField("age");

    // 赋值
    nameField.set(obj, "Cuzz");
    ageField.set(obj, 23);

    System.out.println("name = "+ nameField.get(obj)); // name = Cuzz
    System.out.println("age = "+ ageField.get(obj)); // age = 23
    }
    }

通过反射获取成员方法并使用

在反射机制中,把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法:

  • 返回获取一个方法:

    • public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 获取 public 修饰的方法
    • public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 获取任意的方法,包含私有的

    参数1: name 要查找的方法名称; 参数2: parameterTypes 该方法的参数类型

  • 返回获取多个方法:

    • public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法
    • public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)
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      package cn.cuzz;

      import java.lang.reflect.Method;

      public class Test5 {
      public static void main(String[] args) throws Exception {
      // 获取Class对象
      Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

      // 获取多个方法
      Method[] methods = c.getMethods();
      Method[] methodss = c.getDeclaredMethods();

      // 获取一个方法:
      // public void method1()
      Method method = c.getMethod("method1", null);
      System.out.println(method);

      // public String method4(String name){
      method = c.getMethod("method4", String.class);
      System.out.println(method);

      // 私有方法
      // private void method5()
      method = c.getDeclaredMethod("method5", null);
      System.out.println(method);
      }
      }

通过反射,创建对象,调用指定的方法

获取成员方法,步骤如下:

  • 获取Class对象
  • 获取构造方法
  • 通过构造方法,创建对象
  • 获取指定的方法
  • 执行找到的方法(如果获取的是私有方法则要开启暴力访问m5.setAccessible(true))
    public Object invoke(Object obj, Object... args) 执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定
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    package cn.cuzz;

    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Method;

    public class Test6 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 获取Class对象
    Class c = Class.forName("cn.cuzz.Person");

    // 获取指定构造器
    Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

    // 通过构造方法中的Constructor的方法 创建对象
    Object obj = con.newInstance("cuzz", 18, "武汉");

    // 获取指定的方法
    Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);

    // 执行找到的方法
    Object result = m4.invoke(obj, "2018/03/19");

    System.out.println("result = " + result); // result = 哈哈2018/03/19
    }
    }

反射练习

下面展示一下反射的利用场景。

泛型擦除

思考,将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据,如何实现呢?

我来告诉大家,其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的,这种现象我们称为泛型的擦除。那么,我们可以通过反射技术,来完成向有泛型约束的集合中,添加任意类型的元素

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package cn.cuzz;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class Test7 {
public static void main(String[] args) throws Exception, SecurityException {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

// 添加元素
list.add("cuzz");
// list.add(23); 报错

// 通过反射技术,实现添加任意类型的元素

// 获取字节码文件对象
Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");

// 找到add()方法
Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);

// 执行add()方法
addMethod.invoke(list, 23);

System.out.println(list); //[cuzz, 23]
}
}

反射配置文件

通过配置文件得到类名和要运行的方法名,用反射的操作类名得到对象和调用方法

实现步骤:

  • 准备配置文件,键值对
  • IO流读取配置文件 Reader
  • 文件中的键值对存储到集合中 Properties
    集合保存的键值对,就是类名和方法名
  • 反射获取指定类的class文件对象
  • class文件对象,获取指定的方法
  • 运行方法
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    public class Test8 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
    // IO流读取配置文件
    FileReader r = new FileReader("config.properties");
    // 创建集合对象
    Properties pro = new Properties();
    // 调用集合方法load,传递流对象
    pro.load(r);
    r.close();
    // 通过键获取值
    String className = pro.getProperty("className");
    String methodName = pro.getProperty("methodName");
    // 反射获取指定类的class文件对象
    Class c = Class.forName(className);
    Object obj = c.newInstance();
    // 获取指定的方法名
    Method method = c.getMethod(methodName);
    method.invoke(obj);
    }
    }

配置文件

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# className=cn.cuzz.Student
# methodName=study
className=cn.cuzz.Teacher
methodName=teach
# className=cn.cuzz.Worker
# methodName=work

-------------本文结束感谢您的阅读-------------

本文标题:Java 反射

文章作者:cuzz

发布时间:2019年02月11日 - 23:02

最后更新:2019年05月16日 - 11:05

原始链接:http://blog.cuzz.site/2019/02/11/Java 反射/

许可协议: 署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际 转载请保留原文链接及作者。

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