深度解析反射机制

南风

发布于 2019-04-22 16:56:30

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文章被收录于专栏：Java大联盟Java大联盟

前言：

之前的文章，有小伙伴留言说希望出一篇反射的教程，那今天我们就来说一说反射。对，就是这么好，所有小伙伴在留言，私信中提的问题，我都会逐一解答，提的一些要求，我也会尽快安排时间写相关教程分享给大家，今天就来搞一波反射。

我们通过一个实际的例子来演示反射在编程中的应用，学一个技术，一定是要应用的，可能之前大家对反射的学习，仅仅是停留在概念层面，不知道反射究竟应用在哪，所以是一头雾水。相信通过这篇教程，会让你对反射有一个更深层次的认知。

首先简单介绍反射的概念：

Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于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。

如何理解反射？简单的一句话解释，将传统的开发思路反向逆转。

传统的方式是通过类创建对象：类 ---> 对象。

反射就是将这个过程逆转，通过对象得到类：对象 ---> 类。

通过对象得到的这个类该如何表示？

使用Class类来表示，此类是Java反射的源头，是用来描述其他类的类，Class类的每一个实例化对象就是对其他类的描述。

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承：

public final Class getClass()。

也就是说每一个类，都可以调用getClass()方法获取对应的Class对象，用来描述目标类，我们将这个Class类叫做目标类的运行时类。

有了Class对象，能做什么？

调用Class对象的newInstance()方法，可以动态创建目标类的对象。

要求：

1）目标类必须有无参数构造方法。

2）外部方法有足够的权限访问目标类的构造方法。

除了动态创建目标类的对象，反射也可以动态调用对象的各种方法，访问成员变量。

Java反射机制提供的功能

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。

在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法。

反射相关的主要API

java.lang.Class:描述一个类。

java.lang.reflect.Method:描述类的方法。

java.lang.reflect.Field:描述类的成员变量。

java.lang.reflect.Constructor:描述类的构造方法。

Class用来描述目标类的结构，叫做目标类的运行时类。

Class的常用方法：

public Class<?>[] getInterfaces()

返回运行时类实现的全部接口。

public Class<? Super T> getSuperclass()

返回运行时类的父类。

public Constructor<T>[] getConstructors()

返回运行时类的public构造方法。

public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors()

返回运行时类的全部构造方法。

public Method[] getMethods()

返回运行时类的public方法。

public Method[] getDeclaredMethods()

返回运行时类的全部方法。

public Field[] getFields()

返回运行时类的public成员变量。

public Field[] getDeclaredFields()

返回运行时类的全部成员变量。

Method用来描述运行时类的方法。

Method的常用方法：

public Class<?> getReturnType()

返回方法的返回值类型。

public Class<?>[] getParameterTypes()

返回方法的参数列表。

public int getModifiers()

返回方法的访问权限修饰符。

public String getName();

返回方法名。

public Class<?>[] getExceptionTypes()

返回方法的异常信息。

Field用来描述运行时类的成员变量。

Field的常用方法：

public int getModifiers()

返回成员变量的访问权限修饰符。

public Class<?> getType()

返回成员变量的数据类型。

public String getName()

返回成员变量的名称。

Constructor用来描述运行时类的构造方法。

Constructor的常用方法：

public int getModifiers()

返回构造方法的访问权限修饰符。

public String getName()

返回构造方法名。

public Class<?>[] getParameterTypes()

返回构造方法参数列表。

反射在实际中的应用主要是动态创建对象，动态调用对象的方法。

1.创建对象：

调用Class类的newInstance()方法创建对象。

2.调用指定方法：

(1)通过Class类的getMethod(String name,Class…parameterTypes)方法获取一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

(2)调用Object invoke(Object obj, Object[] args)方法，并向方法中传递目标obj对象的参数信息。

代码：

需求：

创建一个查询数据库的工具类，自动将SQL语句查询出的结果集，封装成不同的对象返回，一个简化版的MyBatis工具。

思路：

工具类查询方法的参数列表：Connection对象，SQL语句，目标运行时类对象clazz，数据表的id值。

1.通过Connection对象，SQL语句，id值查询出对应的结果集。

2.利用反射机制调用clazz的无参构造方法创建目标对象。

3.获取clazz的Filed，即目标类的所有成员变量。

4.找到与成员变量名相同的结果集字段，并获取字段值。

5.通过成员变量名找到对应的setter方法。

6.利用反射机制调用setter方法完成赋值。

实现步骤：

1.导入mysql驱动，c3p0数据源相关jar包。

2.创建c3p0-config.xml。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<c3p0-config>

    <named-config name="testc3p0">

        <!-- 指定连接数据源的基本属性 -->
        <property name="user">root</property>
        <property name="password">root</property>
        <property name="driverClass">com.mysql.jdbc.Driver</property>
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://localhost:3306/school?useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8</property>

        <!-- 若数据库中连接数不足时, 一次向数据库服务器申请多少个连接 -->
        <property name="acquireIncrement">5</property>
        <!-- 初始化数据库连接池时连接的数量 -->
        <property name="initialPoolSize">5</property>
        <!-- 数据库连接池中的最小的数据库连接数 -->
        <property name="minPoolSize">5</property>
        <!-- 数据库连接池中的最大的数据库连接数 -->
        <property name="maxPoolSize">10</property>

        <!-- C3P0 数据库连接池可以维护的 Statement 的个数 -->
        <property name="maxStatements">20</property>
        <!-- 每个连接同时可以使用的 Statement 对象的个数 -->
        <property name="maxStatementsPerConnection">5</property>

    </named-config>

</c3p0-config>

3.创建数据表student，user。

DROP TABLE IF EXISTS `student`;
CREATE TABLE `student` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(11) DEFAULT NULL,
  `address` varchar(11) DEFAULT NULL,
  `tel` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `score` double(11,1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

4.创建实体类Student，User。

package com.southwind.entity;

public class Student {
    private int id;
    private String name;
    private String address;
    private String tel;
    private double score;
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getAddress() {
        return address;
    }
    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
    public String getTel() {
        return tel;
    }
    public void setTel(String tel) {
        this.tel = tel;
    }
    public double getScore() {
        return score;
    }
    public void setScore(double score) {
        this.score = score;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student [id=" + id + ", name=" + name + ", address=" + address
                + ", tel=" + tel + ", score=" + score + "]";
    }

}

package com.southwind.entity;

public class User {
    private int id;
    private String name;
    private int age;
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [id=" + id + ", name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }

}

5.创建JDBCTools工具类。

package com.southwind.util;

import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;

import com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource;

public class JDBCTools {
    private static ComboPooledDataSource dataSource;

    static{
        dataSource = new ComboPooledDataSource("testc3p0");
    }

    /**
     * 获取Connection
     * @return
     */
    public static Connection getConnection(){
        try {
            return dataSource.getConnection();
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 释放资源
     * @param conn
     * @param stmt
     * @param rs
     */
    public static void release(Connection conn,Statement stmt,ResultSet rs){
        if(conn != null){
            try {
                conn.close();
            } catch (SQLException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(stmt != null){
            try {
                stmt.close();
            } catch (SQLException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(rs != null){
            try {
                rs.close();
            } catch (SQLException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6.创建数据库查询工具类MyQueryRunner，核心代码。

package com.southwind.util;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.ResultSetMetaData;
import java.sql.SQLException;

/**
 * 通用工具类
 * @author southwind
 *
 */
public class MyQueryRunner {

    /**
     * 将结果集动态封装成对象
     * @param conn
     * @param sql
     * @param clazz
     * @param id
     * @return
     */
    public Object query(Connection conn,String sql,Class clazz,int id){
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;
        Object obj = null;
        try {
            pstmt = conn.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, id);
            rs = pstmt.executeQuery();
            obj = clazz.newInstance();
            if(rs.next()){
                //遍历实体类属性集合，依次将结果集中的值赋给属性
                Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
                //获取ResultSet数据
                ResultSetMetaData rsmd = rs.getMetaData();
                for(int i = 0; i < fields.length; i++){
                    Object value = setFieldValueByResultSet(fields[i],rsmd,rs);
                    //通过属性名找到对应的setter方法
                    String name = fields[i].getName();
                    name = name.substring(0, 1).toUpperCase() + name.substring(1);
                    String MethodName = "set"+name;
                    Method methodObj = clazz.getMethod(MethodName,fields[i].getType());
                    //调用setter方法完成赋值
                    methodObj.invoke(obj, value);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }

    /**
     * 根据将结果集中的值赋给对应的属性
     * @param field
     * @param rsmd
     * @param rs
     * @return
     */
    public Object setFieldValueByResultSet(Field field,ResultSetMetaData rsmd,ResultSet rs){
        Object result = null;
        try {
            int count = rsmd.getColumnCount();
            for(int i=1;i<=count;i++){
                //找到与属性名相同的结果集字段
                if(field.getName().equals(rsmd.getColumnName(i))){
                    //获取属性的数据类型
                    String type = field.getType().getName();
                    switch (type) {
                        case "int":
                            result = rs.getInt(field.getName());
                            break;
                        case "java.lang.String":
                            result = rs.getString(field.getName());
                            break;
                        case "double":
                            result = rs.getDouble(field.getName());
                            break;
                    }
                }
            }
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
}

7.测试

通过id查询student表，调用工具方法，直接返回Student对象。

package com.southwind.test;

import java.sql.Connection;
import com.southwind.entity.Student;
import com.southwind.util.MyQueryRunner;
import com.southwind.util.JDBCTools;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Connection conn = JDBCTools.getConnection();
        String sql = "select * from student where id = ?";
        MyQueryRunner myQueryRunner = new MyQueryRunner();
        Student student = (Student) myQueryRunner.query(conn, sql, Student.class, 1);
        System.out.println(student);
    }
}

通过id查询user表，调用工具方法，直接返回User对象。

package com.southwind.test;

import java.sql.Connection;
import com.southwind.entity.User;
import com.southwind.util.MyQueryRunner;
import com.southwind.util.JDBCTools;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Connection conn = JDBCTools.getConnection();
        String sql = "select * from users where id = ?";
        MyQueryRunner myQueryRunner = new MyQueryRunner();
        User user = (User) myQueryRunner.query(conn, sql, User.class, 30);
        System.out.println(user);
    }
}

源码：

github

https://github.com/southwind9801/ReflectDemo.git

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原始发表：2018-03-30，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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