Java反射机制详解

Contents
  1. 什么是Java的反射机制
  2. 反射机制能做什么
  3. 反射机制相关API
    1. 通过一个对象获得完整的包名
    2. 通过一个对象获得类名
    3. 获取一个对象的父类与实现的接口
    4. 获取某个类中的全部构造函数(同下)
    5. 通过反射机制实例化一个类的对象
    6. 获取某个类的全部属性
    7. 获取某个类的全部方法
    8. 通过反射机制调用某个类的方法
    9. 通过反射机制操作某个类的属性
    10. 反射机制的动态代理
  4. 反射机制的应用实例
    1. 在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象
    2. 通过反射取得并修改数组的信息
    3. 通过反射机制修改数组的大小
    4. 将反射机制应用于工厂模式

反射(Reflection)能够让运行于 JVM 中的程序检测和修改运行时的行为。

什么是Java的反射机制

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。

反射机制能做什么

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;
  • 生成动态代理。

反射机制相关API

通过一个对象获得完整的包名

instance.getClass().getName()

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package code.demo.reflect;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
TestReflect testReflect = new TestReflect();
System.out.println(testReflect.getClass().getName());
}
}
// Result: code.demo.reflect

通过一个对象获得类名

instance.getClass()

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package code.demo.reflect;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> class1 = null;
Class<?> class2 = null;
Class<?> class3 = null;
class1 = Class.forName("code.demo.reflect");
class2 = new TestReflect().getClass();
class3 = TestReflect.class;
System.out.println("类名称 " + class1.getName());
System.out.println("类名称 " + class2.getName());
System.out.println("类名称 " + class3.getName());
}
}

获取一个对象的父类与实现的接口

getSuperclass()
getInterfaces()

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package code.demo.reflect;
import java.io.Serializable;
public class TestReflect implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName("code.demo.reflect");
// 取得父类
Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
System.out.println("clazz的父类为:" + parentClass.getName());
// clazz的父类为: java.lang.Object
// 获取所有的接口
Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
System.out.println("clazz实现的接口有:");
for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
System.out.println((i + 1) + ":" + intes[i].getName());
}
// clazz实现的接口有:
// 1:java.io.Serializable
}
}

获取某个类中的全部构造函数(同下)

getConstructors()

通过反射机制实例化一个类的对象

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> class1 = null;
class1 = Class.forName("code.demo.reflect");
// 第一种方法,实例化默认构造方法,调用set赋值
User user = (User) class1.newInstance();
user.setAge(20);
user.setName("Rollen");
System.out.println(user);
// 结果 User [age=20, name=Rollen]
// 第二种方法 取得全部的构造函数 使用构造函数赋值
Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
// 查看每个构造方法需要的参数
for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
System.out.print("cons[" + i + "] (");
for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
if (j == clazzs.length - 1)
System.out.print(clazzs[j].getName());
else
System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
}
System.out.println(")");
}
// 结果
// cons[0] (java.lang.String)
// cons[1] (int,java.lang.String)
// cons[2] ()
user = (User) cons[0].newInstance("Rollen");
System.out.println(user);
// 结果 User [age=0, name=Rollen]
user = (User) cons[1].newInstance(20, "Rollen");
System.out.println(user);
// 结果 User [age=20, name=Rollen]
}
}
class User {
private int age;
private String name;
public User() {
super();
}
public User(String name) {
super();
this.name = name;
}
public User(int age, String name) {
super();
this.age = age;
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
}
}

获取某个类的全部属性

包括父类继承过来的属性:getFields()
包括私有属性,不包括父类继承:getDeclaredFields()

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package code.demo.reflect;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName("code.demo.reflect");
System.out.println("===============本类属性===============");
// 取得本类的全部属性
Field[] field = clazz.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < field.length; i++) {
// 权限修饰符
int mo = field[i].getModifiers();
String priv = Modifier.toString(mo);
// 属性类型
Class<?> type = field[i].getType();
System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field[i].getName() + ";");
}
System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
// 取得实现的接口或者父类的属性
Field[] filed1 = clazz.getFields();
for (int j = 0; j < filed1.length; j++) {
// 权限修饰符
int mo = filed1[j].getModifiers();
String priv = Modifier.toString(mo);
// 属性类型
Class<?> type = filed1[j].getType();
System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed1[j].getName() + ";");
}
}
}

获取某个类的全部方法

getMethods()
getDeclaredMethods()

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package code.demo.reflect;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName("code.demo.reflect");
Method method[] = clazz.getMethods();
for (int i = 0; i < method.length; ++i) {
Class<?> returnType = method[i].getReturnType();
Class<?> para[] = method[i].getParameterTypes();
int temp = method[i].getModifiers();
System.out.print(Modifier.toString(temp) + " ");
System.out.print(returnType.getName() + " ");
System.out.print(method[i].getName() + " ");
System.out.print("(");
for (int j = 0; j < para.length; ++j) {
System.out.print(para[j].getName() + " " + "arg" + j);
if (j < para.length - 1) {
System.out.print(",");
}
}
Class<?> exce[] = method[i].getExceptionTypes();
if (exce.length > 0) {
System.out.print(") throws ");
for (int k = 0; k < exce.length; ++k) {
System.out.print(exce[k].getName() + " ");
if (k < exce.length - 1) {
System.out.print(",");
}
}
} else {
System.out.print(")");
}
System.out.println();
}
}
}

通过反射机制调用某个类的方法

method.invoke(instance, params)

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName("code.demo.reflect");
// 调用TestReflect类中的reflect1方法
Method method = clazz.getMethod("reflect1");
method.invoke(clazz.newInstance());
// Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
// 调用TestReflect的reflect2方法
method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
// Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
// age -> 20. name -> 张三
}
public void reflect1() {
System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
}
public void reflect2(int age, String name) {
System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
}
}

通过反射机制操作某个类的属性

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
private String proprety = null;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName("code.demo.reflect");
Object obj = clazz.newInstance();
// 可以直接对 private 的属性赋值
Field field = clazz.getDeclaredField("proprety");
field.setAccessible(true);
field.set(obj, "Java反射机制");
System.out.println(field.get(obj));
}
}

反射机制的动态代理

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// 获取类加载器的方法
TestReflect testReflect = new TestReflect();
System.out.println("类加载器 " + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//定义项目接口
interface Subject {
public String say(String name, int age);
}
// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {
public String say(String name, int age) {
return name + " " + age;
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object obj = null;
public Object bind(Object obj) {
this.obj = obj;
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Object temp = method.invoke(this.obj, args);
return temp;
}
}
/**
* 在java中有三种类类加载器。
*
* 1)Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写,一般开发中很少见。
*
* 2)Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载,一般对应的是jrelibext目录中的类
*
* 3)AppClassLoader 加载classpath指定的类,是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
*
* 如果想要完成动态代理,首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类,已完成代理的具体操作。
*
*/
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
String info = sub.say("Rollen", 20);
System.out.println(info);
}
}

反射机制的应用实例

在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
method.invoke(list, "Java反射机制实例。");
System.out.println(list.get(0));
}
}

通过反射取得并修改数组的信息

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
System.out.println("数组类型: " + demo.getName());
System.out.println("数组长度 " + Array.getLength(temp));
System.out.println("数组的第一个元素: " + Array.get(temp, 0));
Array.set(temp, 0, 100);
System.out.println("修改之后数组第一个元素为: " + Array.get(temp, 0));
}
}

通过反射机制修改数组的大小

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package code.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
print(newTemp);
String[] atr = { "a", "b", "c" };
String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
print(str1);
}
// 修改数组大小
public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
int co = Array.getLength(obj);
System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
return newArr;
}
// 打印
public static void print(Object obj) {
Class<?> c = obj.getClass();
if (!c.isArray()) {
return;
}
System.out.println("数组长度为: " + Array.getLength(obj));
for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
}
System.out.println();
}
}

将反射机制应用于工厂模式

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package code.demo.reflect;
interface fruit {
public abstract void eat();
}
class Apple implements fruit {
public void eat() {
System.out.println("Apple");
}
}
class Orange implements fruit {
public void eat() {
System.out.println("Orange");
}
}
class Factory {
public static fruit getInstance(String ClassName) {
fruit f = null;
try {
f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return f;
}
}
public class TestReflect {
public static void main(String[] args) throws Exception {
fruit f = Factory.getInstance("code.demo.reflect.Apple");
if (f != null) {
f.eat();
}
}
}

参考Java反射机制详解