Java反射机制详解

1. 反射机制是什么

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。

2. 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。

3. 反射机制的相关API

通过一个对象获得完整的包名和类名

package net.xsoftlab.baike;public class TestReflect {    public static void main(String[] args) throws Exception {        TestReflect testReflect = new TestReflect();        System.out.println(testReflect.getClass().getName());        // 结果 net.xsoftlab.baike.TestReflect    }}

实例化Class类对象

package net.xsoftlab.baike;public class TestReflect {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> class1 = null;        Class<?> class2 = null;        Class<?> class3 = null;        // 一般采用这种形式        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        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

package net.xsoftlab.baike;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("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        // 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 - 详见下例

通过反射机制实例化一个类的对象

package net.xsoftlab.baike;import java.lang.reflect.Constructor;public class TestReflect {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> class1 = null;        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.User");        // 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

package net.xsoftlab.baike;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("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        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

package net.xsoftlab.baike;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("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        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

package net.xsoftlab.baike;import java.lang.reflect.Method;public class TestReflect {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        // 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

package net.xsoftlab.baike;import java.lang.reflect.Field;public class TestReflect {    private String proprety = null;    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");        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

// 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 net.xsoftlab.baike;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。 *  * @author xsoftlab.net *  */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);    }}

4. 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。

package net.xsoftlab.baike;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

package net.xsoftlab.baike;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

package net.xsoftlab.baike;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

package net.xsoftlab.baike;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;    }}/** * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候,就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候,会很麻烦。 * Java 工厂模式可以参考 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern *  * 现在我们利用反射机制实现工厂模式,可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。 *  * 但是有一点仍然很麻烦,就是需要知道完整的包名和类名,这里可以使用properties配置文件来完成。 *  * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file *  * @author xsoftlab.net */public class TestReflect {    public static void main(String[] args) throws Exception {        fruit f = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple");        if (f != null) {            f.eat();        }    }}

原文发布于微信公众号 - Java团长(javatuanzhang)

原文发表时间:2017-12-06

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