深入理解 Java 反射：Method （成员方法）

张拭心 shixinzhang

发布于 2018-01-08 10:39:56

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文章被收录于专栏：拭心的安卓进阶之路拭心的安卓进阶之路拭心的安卓进阶之路

深入理解 Java 反射系列：

Method 介绍

继承的方法（包括重载、重写和隐藏的）会被编译器强制执行，这些方法都无法反射。

因此，反射一个类的方法时不考虑父类的方法，只考虑当前类的方法。

每个方法都由 修饰符、返回值、参数、注解和抛出的异常组成。

java.lang.reflect.Method 方法为我们提供了获取上述部分的 API。

获取方法的信息

下面的代码演示了如何获得一个方法的 修饰符、返回值、参数、注解和抛出的异常 等信息：

public class MethodTypeSpy extends BaseTestClass {
    private static final String fmt = "%24s:   %s\n";
    private static final String HELLO_WORLD = "I'm cute shixin";

    @Deprecated
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        MethodTypeSpy methodTypeSpy = new MethodTypeSpy();
        Class<? extends MethodTypeSpy> cls = methodTypeSpy.getClass();
        printFormat("Class：%s \n", cls.getCanonicalName());
        Method[] declaredMethods = cls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            printFormat(fmt, "Method name", declaredMethod.getName());  //获得单独的方法名
            //获得完整的方法信息（包括修饰符、返回值、路径、名称、参数、抛出值）
            printFormat(fmt, "toGenericString", declaredMethod.toGenericString());

            int modifiers = declaredMethod.getModifiers();      //获得修饰符
            printFormat(fmt, "Modifiers", Modifier.toString(modifiers));

            System.out.format(fmt, "ReturnType", declaredMethod.getReturnType());   //获得返回值
            System.out.format(fmt, "getGenericReturnType", declaredMethod.getGenericReturnType());//获得完整信息的返回值

            Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes(); //获得参数类型
            Type[] genericParameterTypes = declaredMethod.getGenericParameterTypes();
            for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
                System.out.format(fmt, "ParameterType", parameterTypes[i]);
                System.out.format(fmt, "GenericParameterType", genericParameterTypes[i]);
            }

            Class<?>[] exceptionTypes = declaredMethod.getExceptionTypes();     //获得异常名称
            Type[] genericExceptionTypes = declaredMethod.getGenericExceptionTypes();
            for (int i = 0; i < exceptionTypes.length; i++) {
                System.out.format(fmt, "ExceptionTypes", exceptionTypes[i]);
                System.out.format(fmt, "GenericExceptionTypes", genericExceptionTypes[i]);
            }

            Annotation[] annotations = declaredMethod.getAnnotations(); //获得注解
            for (Annotation annotation : annotations) {
                System.out.format(fmt, "Annotation", annotation);
                System.out.format(fmt, "AnnotationType", annotation.annotationType());
            }
        }
    }
}

查看当前类 MethodTypeSpy的方法 main() 的信息，运行结果：

Class：net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodTypeSpy 
             Method name:   main
         toGenericString:   public static void net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodTypeSpy.main(java.lang.String[]) throws java.lang.ClassNotFoundException
               Modifiers:   public static
              ReturnType:   void
    getGenericReturnType:   void
           ParameterType:   class [Ljava.lang.String;
    GenericParameterType:   class [Ljava.lang.String;
          ExceptionTypes:   class java.lang.ClassNotFoundException
   GenericExceptionTypes:   class java.lang.ClassNotFoundException
              Annotation:   @java.lang.Deprecated()
          AnnotationType:   interface java.lang.Deprecated

Process finished with exit code 0

获取方法的参数名称

从 JDK 1.8 开始，java.lang.reflect.Executable.getParameters 为我们提供了获取普通方法或者构造方法的名称的能力。

在 JDK 中 java.lang.reflect.Method 和 java.lang.reflect.Constructor 都继承自 Executable，因此它俩也有同样的能力。

然而在 Android SDK 中 Method**,** Constructor 继承自 AbstractMethod，无法获得方法的参数名：

public final class Method extends AbstractMethod implements GenericDeclaration, Member

你可以在 J2EE 环境下练习官方的 获取参数名称代码：

/*
 * Copyright (c) 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions
 * are met:
 *
 *   - Redistributions of source code must retain the above copyright
 *     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 *
 *   - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 *     notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 *     documentation and/or other materials provided with the distribution.
 *
 *   - Neither the name of Oracle or the names of its
 *     contributors may be used to endorse or promote products derived
 *     from this software without specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS
 * IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
 * THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
 * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
 * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
 * EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
 * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
 * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
 * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
 * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
 * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */ 

import java.lang.reflect.*;
import java.util.function.*;
import static java.lang.System.out;

public class MethodParameterSpy {

    private static final String  fmt = "%24s: %s%n";

    // for the morbidly curious
    <E extends RuntimeException> void genericThrow() throws E {}

    public static void printClassConstructors(Class c) {
        Constructor[] allConstructors = c.getConstructors();
        out.format(fmt, "Number of constructors", allConstructors.length);
        for (Constructor currentConstructor : allConstructors) {
            printConstructor(currentConstructor);
        }  
        Constructor[] allDeclConst = c.getDeclaredConstructors();
        out.format(fmt, "Number of declared constructors",
            allDeclConst.length);
        for (Constructor currentDeclConst : allDeclConst) {
            printConstructor(currentDeclConst);
        }          
    }

    public static void printClassMethods(Class c) {
       Method[] allMethods = c.getDeclaredMethods();
        out.format(fmt, "Number of methods", allMethods.length);
        for (Method m : allMethods) {
            printMethod(m);
        }        
    }

    public static void printConstructor(Constructor c) {
        out.format("%s%n", c.toGenericString());
        Parameter[] params = c.getParameters();
        out.format(fmt, "Number of parameters", params.length);
        for (int i = 0; i < params.length; i++) {
            printParameter(params[i]);
        }
    }

    public static void printMethod(Method m) {
        out.format("%s%n", m.toGenericString());
        out.format(fmt, "Return type", m.getReturnType());
        out.format(fmt, "Generic return type", m.getGenericReturnType());

        Parameter[] params = m.getParameters();
        for (int i = 0; i < params.length; i++) {
            printParameter(params[i]);
        }
    }

    public static void printParameter(Parameter p) {
        out.format(fmt, "Parameter class", p.getType());
        out.format(fmt, "Parameter name", p.getName());
        out.format(fmt, "Modifiers", p.getModifiers());
        out.format(fmt, "Is implicit?", p.isImplicit());
        out.format(fmt, "Is name present?", p.isNamePresent());
        out.format(fmt, "Is synthetic?", p.isSynthetic());
    }

    public static void main(String... args) {        

        try {
            printClassConstructors(Class.forName(args[0]));
            printClassMethods(Class.forName(args[0]));
        } catch (ClassNotFoundException x) {
            x.printStackTrace();
        }
    }
}

获取方法的修饰符

方法可以被以下修饰符修饰：

访问权限控制符：public, protected, private
限制只能有一个实例的：static
不允许修改的：final
抽象，要求子类重写：abstract
预防重入的同步锁：synchronized
用其他语言实现的方法：native
严格的浮点型强度：strictfp
注解

类似获取 Class 的修饰符，我们可以使用 “Method.getModifiers()方法获取当前成员变量的修饰符。

返回java.lang.reflect.Modifier“` 中定义的整形值。

举个例子：

public class MethodModifierSpy extends BaseTestClass {

    private final static String CLASS_NAME = "java.lang.String";

    public static void main(String[] args) {
        MethodModifierSpy methodModifierSpy = new MethodModifierSpy();
        Class<? extends MethodModifierSpy> cls = methodModifierSpy.getClass();
        printFormat("Class: %s \n\n", cls.getCanonicalName());

        Method[] declaredMethods = cls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            printFormat("\n\nMethod name： %s \n", declaredMethod.getName());
            printFormat("Method toGenericString： %s \n", declaredMethod.toGenericString());

            int modifiers = declaredMethod.getModifiers();
            printFormat("Method Modifiers： %s\n", Modifier.toString(modifiers));

            System.out.format("synthetic= %-5b,  var_args= %-5b,  bridge= %-5b \n"
                    , declaredMethod.isSynthetic(), declaredMethod.isVarArgs(), declaredMethod.isBridge());
        }

    }

    public final void varArgsMethod(String... strings) {

    }

}

运行结果：

Class: net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodModifierSpy 



Method name： main 
Method toGenericString： public static void net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodModifierSpy.main(java.lang.String[]) 
Method Modifiers： public static
synthetic= false,  var_args= false,  bridge= false 


Method name： varArgsMethod 
Method toGenericString： public final void net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodModifierSpy.varArgsMethod(java.lang.String...) 
Method Modifiers： public final transient
synthetic= false,  var_args= true ,  bridge= false 

Process finished with exit code 0

注意：上面的最后一行可以看到，方法有三种类型：synthetic, varagrs, bridge。

下面介绍这三种方法类型：

`synthetic method`：合成方法

这个知识点主要学习自：http://www.oschina.net/code/snippet_2438265_54869

什么是合成方法呢？

首先需要理解一个概念：

对于 Java 编译器而言，内部类也会被单独编译成一个class文件。那么原有代码中的相关属性可见性就难以维持，synthetic method也就是为了这个目的而生成的。生成的synthetic方法是包访问性的static方法.

还是有些抽象，举个例子：

public class Foo {
  private Object baz = "Hello";
  private int get(){
    return 1;
  }
  private class Bar {
    private Bar() {
      System.out.println(get());
    }
  }
}

上面的代码中，Bar 访问了 Foo 的 private 方法 get()。

使用 javap -private Foo看一下:

public class Foo {
  private java.lang.Object baz;
  public Foo();
  private int get();
  static int access$000(Foo); //多出来的 synthetic 方法，为了在 Bar 中的这段代码 System.out.println(get());
}

因此可以这么理解：

Synthetic (合成)方法是由编译器产生的、源代码中没有的方法。当内部类与外部类之前有互相访问 private 属性、方法时，编译器会在运行时为调用方创建一个 synthetic 方法。

合成方法主要创建于嵌套内部类中。

我们可以使用 Method.isSynthetic() 方法判断某个方法是否为 synthetic 。

`varargs ( variable arguments) method`：Java 可变参数方法

public void testVarargs(String... strings){
    //...
}

创建时必须放在方法尾部，即一个方法只能有一个可变数组参数
调用时可以传入一个数组：
- testVarargs(new String[]{"shixin","zhang"});
也可以分别传入多个参数：
- testVarargs("shixin","zhang");

推荐使用后者。

我们可以使用 Method.isVarArgs() 方法判断某个方法包含可变参数。

`bridge method`：桥接方法

这个知识点主要学习自：http://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/47342577

桥接方法是为了泛型的向前兼容提出的，不太熟悉泛型的同学可以查看《

Java 进阶巩固：深入理解泛型》。

我们知道，为了兼容 JDK 1.5 以前的代码，泛型会在编译时被去除（泛型擦除），这时需要创建桥接方法。

举个例子：

/** 
 * @author Mikan 
 * @date 2015-08-05 16:22 
 */  
public interface SuperClass<T> {  

    T method(T param);  

}  

package com.mikan;  

/** 
 * @author Mikan 
 * @date 2015-08-05 17:05 
 */  
public class SubClass implements SuperClass<String> {  
    public String method(String param) {  
        return param;  
    }  
}

上面的代码创建了一个泛型接口和实现类。

实现类在运行时的字节码如下：

localhost:mikan mikan$ javap -c SubClass.class  
Compiled from "SubClass.java"  
public class com.mikan.SubClass implements com.mikan.SuperClass<java.lang.String> {  
  public com.mikan.SubClass();  
    flags: ACC_PUBLIC  
    Code:  
      stack=1, locals=1, args_size=1  
         0: aload_0  
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V  
         4: return  
      LineNumberTable:  
        line 7: 0  
      LocalVariableTable:  
        Start  Length  Slot  Name   Signature  
               0       5     0  this   Lcom/mikan/SubClass;  

  public java.lang.String method(java.lang.String);  
    flags: ACC_PUBLIC  
    Code:  
      stack=1, locals=2, args_size=2  
         0: aload_1  
         1: areturn  
      LineNumberTable:  
        line 11: 0  
      LocalVariableTable:  
        Start  Length  Slot  Name   Signature  
               0       2     0  this   Lcom/mikan/SubClass;  
               0       2     1 param   Ljava/lang/String;  

  public java.lang.Object method(java.lang.Object);  
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_BRIDGE, ACC_SYNTHETIC  
    Code:  
      stack=2, locals=2, args_size=2  
         0: aload_0  
         1: aload_1  
         2: checkcast     #2                  // class java/lang/String  
         5: invokevirtual #3                  // Method method:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;  
         8: areturn  
      LineNumberTable:  
        line 7: 0  
      LocalVariableTable:  
        Start  Length  Slot  Name   Signature  
               0       9     0  this   Lcom/mikan/SubClass;  
               0       9     1    x0   Ljava/lang/Object;  
}

可以看到，实现类的字节码中多了两个方法，一个是默认的无参构造方法，另一个就是编译器自动生成的桥接方法（flags 包括 ACC_BRIDGE 和 ACC_SYNTHETIC），它的参数、返回值类型都是 Object。但是它把 Object 类型的参数强制转换成了 String 类型，再调用在 SubClass 类中声明的方法，转换过来其实就是：

public Object method(Object param) {  
    return this.method(((String) param));  
}

可以看到，桥接方法的参数、返回值和 JDK 1.5 以前的“泛型”方法一样，都是 Object，实际上调用的却是真正的泛型方法。

明修栈道暗度陈仓啊。有些类似适配器模式。

小结一下：

桥接方法由编译器自动生成，参数、返回值都是 Object，然后调用实际泛型方法。

它实现了将泛型生成的字节码与 1.5 以前的字节码进行兼容。

我们可以使用 Method.isBridge() 方法判断某个方法是否为桥接方法。

反射调用方法

我们可以使用 java.lang.reflect.Method.invoke() 方法来反射调用一个方法（下面的代码是 JDK 1.6）：

public native Object invoke(Object receiver, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException;

第一个参数是方法属于的对象（如果是静态方法，则可以直接传 null）
第二个可变参数是该方法的参数
如果调用的方法有抛出异常，异常会被 java.lang.reflect.InvocationTargetException 包一层

当然一般只用于正常情况下无法直接访问的方法（比如：private 的方法，或者无法或者该类的对象）。

举个例子：

public class MethodInvoke extends BaseTestClass {

    private boolean checkString(String s) {
        printFormat("checkString: %s\n", s);
        return TextUtils.isEmpty(s);
    }

    private static void saySomething(String something) {
        System.out.println(something);
    }

    private String onEvent(TestEvent event) {
        System.out.format("Event name: %s\n", event.getEventName());
        return event.getResult();
    }

    static class TestEvent {
        private String eventName;
        private String result;

        public TestEvent(String eventName, String result) {
            this.eventName = eventName;
            this.result = result;
        }

        public String getResult() {
            return result;
        }

        public String getEventName() {
            return eventName;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class<?> cls = Class.forName("net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodInvoke");
            MethodInvoke object = (MethodInvoke) cls.newInstance();
            Method[] declaredMethods = cls.getDeclaredMethods();
            for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
                String methodName = declaredMethod.getName();       //获取方法名
                Type returnType = declaredMethod.getGenericReturnType();    //获取带泛型的返回值类型
                int modifiers = declaredMethod.getModifiers();      //获取方法修饰符

//                declaredMethod.setAccessible(true);

                if (methodName.equals("onEvent")) {
                    TestEvent testEvent = new TestEvent("shixin's Event", "cuteType");
                    try {
                        Object invokeResult = declaredMethod.invoke(object, testEvent);
                        System.out.format("Invoke of %s, return %s \n", methodName, invokeResult.toString());
                    } catch (InvocationTargetException e) {     //处理被调用方法可能抛出的异常
                        Throwable cause = e.getCause();
                        System.out.format("Invocation of %s failed:  %s\n", methodName, cause.getMessage());
                    }
                } else if (returnType == boolean.class) {
                    try {
                        declaredMethod.invoke(object, "shixin's parameter");
                    } catch (InvocationTargetException e) {
                        Throwable cause = e.getCause();
                        System.out.format("Invocation of %s failed:  %s\n", methodName, cause.getMessage());
                    }
                }else if (Modifier.isStatic(modifiers) && !methodName.equals("main")){    //静态方法，调用时 object 直接传入 null
                    try {
                        declaredMethod.invoke(null, "static method");
                    } catch (InvocationTargetException e) {
                        Throwable cause = e.getCause();
                        System.out.format("Invocation of %s failed:  %s\n", methodName, cause.getMessage());
                    }
                }

            }

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

checkString: shixin's parameter
Invocation of checkString failed:  Stub!
Event name: shixin's Event
Invoke of onEvent, return cuteType 
static method

Process finished with exit code 0

调用含有可变参数的方法

首先需要理解的是，可变参数是用一个数组实现的。

Class.getDeclaredMethod(name, parameterTypes) 方法为我们提供了获取有可变参数的方法：

public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException {
    return getMethod(name, parameterTypes, false);
}

可以看到，第二个参数是 Class 类型的可变参数，我们在调用时可以传入一个 Class 数组。

下面的代码演示了如何调用一个含有可变参数方法：

public class VarArgsMethodInvoke extends BaseTestClass {

    public void printVarArgs(String... varArgs) {
        System.out.format("printVarArgs：\n");
        for (String arg : varArgs) {
            System.out.format("%20s\n", arg);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        VarArgsMethodInvoke object = new VarArgsMethodInvoke();
        Class<? extends VarArgsMethodInvoke> cls = object.getClass();
        try {
//            Class[] argTypes = new Class[]{String[].class};
            Method declaredMethod = cls.getDeclaredMethod("printVarArgs", String[].class);
            String[] varArgs = {"shixin", "zhang"};
            declaredMethod.invoke(object, (Object) varArgs);

        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

printVarArgs：
              shixin
               zhang

Process finished with exit code 0

常见错误 1 ：泛型擦除导致的 `NoSuchMethodException`

public class MethodReflectionFailed<T> extends BaseTestClass {

    public void lookUp(T t){}
    public void find(Integer integer){}

    public static void main(String[] args) {
        //虽然声明类型为 Integer，实际会被擦除
        Class<? extends MethodReflectionFailed> cls = (new MethodReflectionFailed<Integer>()).getClass();
//        Class<Integer> parameterClass = Integer.class;
        Class<Object> parameterClass = Object.class;
        try {
            Method lookUp = cls.getMethod("lookUp", parameterClass);
            printFormat("Method:    %s\n", lookUp.toGenericString());
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}```

反射调用泛型方法时，由于运行前编译器已经把泛型擦除，**参数类型会被擦除为上边界（默认 Object）**。

这时你想调用的 ```lookup(Integer)``` 是不存在的，因为它实际上是 ```lookup(Object)```，上述代码运行结果：

```java

java.lang.NoSuchMethodException: net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodReflectionFailed.lookUp(java.lang.Integer)

at java.lang.Class.getMethod(Class.java:1786)

at net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodReflectionFailed.main(MethodReflectionFailed.java:25)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)

at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)

at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)

只要传入的参数改为 `Object` 就可以了：

```javascript

Method: public void net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.MethodReflectionFailed.lookUp(T)

小结：反射调用方法时要传入上边界。

常见错误 2 ：访问不可见方法导致的 `IllegalAccessException`

当你访问 private 的方法或者 private 的类中的方法，会抛出这个异常。

解决方法就是给该 method 设置 setAccessible(true)

注意：我们无法访问 private 的方法是因为有权限管理机制，**setAccessible(true)** 只是发出允许访问当前方法的请求，并不能保证一定成功。在成功后我们才可以反射调用。

常见错误 3：反射调用方法时传入错误参数导致的 `IllegalArgumentException`

如果一个方法没有参数，但是我们反射时传入参数，就会导致 llegalArgumentException。

此外，当声明一个可变参数方法 foo(Object... o) 时，编译器会使用一个 Object 数组将所有参数传过去。

也就是说 foo(Object... o) 相当于 foo(Object[] o)。

Thanks

http://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/method.html

http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-15.html#jls-15.12.4.5

http://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/47342577

http://www.oschina.net/code/snippet_2438265_54869

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原始发表：2017-01-18 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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