一文了解Java反射和应用

Java技术江湖

发布于 2019-09-26 10:39:09

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发布于 2019-09-26 10:39:09

文章被收录于专栏：微信公众号【Java技术江湖】微信公众号【Java技术江湖】

作者：小铭同学 https://www.javazhiyin.com/34563.html

什么是反射

反射就是指程序在运行的时候可以知道一个类的自身信息。

对于任何一个类：可以知道这个类的属性和方法。
对于任何一个对象：可以调用这个对象的任何一个方法和属性。

反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象。

例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。（其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）

反射的功能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行的时候构造任意一个类的对象
在运行时判断一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任何一个对象的方法
生成动态代理（会有一篇关于动态代理的文章，在这里挖坑）

反射的优点和缺点

动态编译和静态编译

反射用到的是动态编译，既然有动态编译，就会有静态编译。

那么动态编译和静态编译又有什么区别？

静态编译:在编译的时候进确定类型，如果绑定对象成功，new 是静态加载类，就编译通过。

1 代码示例

public class Phone{
      public static void main(String[] args){
          if("iphone".equals(args[0])){
              Iphone iphone = new Iphone();
              iphone.call();
          }
          if("xiaomi".equals(args[0])){
              Xiaomi xiaomi = new Xiaomi();
              xiaomi.call();
          }
      }
  }
  class Xiaomi{
      public void call(){
          System.out.println("xiaomi is calling");
      }
  }
  class Iphone{
      public void call(){
          System.out.println("iphone is calling");
      }
  }

2 解释

当在Phone.java里面写好代码的时候，如果需要添加新的类，则需要直接在文件里面修改代码。假如需要添加一个华为手机，则我需要在Phone.java文件里面加个if语句判断传进来的参数是不是"huawei",这样增加了类之间的耦合性。

当删除一个类的时候Phone.java编译可能会出现错误。假如我删除了小米手机这个类，phone.java文件没有删除if判断语句，那么phone.java在编译的时候则会失败。

没删除Xiaomi.java编译的时候是成功并且成功运行。

删除Xiaomi.java编译的时候就会失败了，因为Xiaomi.java不存在

动态编译:在运行的时候确定类型，绑定对象。最大发挥了Java的多态，降低类之间的耦合性。

1 代码示例

Phone.java

public static void main(String[] args){
          try{
              Class c = Class.forName("Huawei");
              PhoneInterface cellPhone = (PhoneInterface)c.newInstance();
              cellPhone.ring();
          }catch (Exception  e){
              e.printStackTrace();   
          }
      }
 PhoneInterface.java
  interface PhoneInterface{
      void ring();
  }
 Huawei.java
  public class Huawei implements PhoneInterface{
      @Override
      public void ring(){
          System.out.println("huawei is ringing...");
      }
  }
 OnePlus.java
  public class OnePlus implements PhoneInterface{
      @Override
      public void ring(){
          System.out.println("OnePlus is ringing...");
      }
  }

2 解释

（1）对比静态编译，当我们需要往Phone.java里面传递新的类参数的时候，根本不需要修改Phone.java的代码，因为这里应用了Java的多态。只要新建一个新的类实现了PhoneInterface的接口，把类名传进去就可以调用。这里体现了 需要哪个类的对象就动态的创建哪个类的对象，也就是说动态的实现了类的加载。

（2）当删除一个类的时候，Phone.java文件不会编译失败。

比如说删除OnePlus.java

区别：这里说明了动态加载的在不修改Phone.java的前提下不会因为其它类的不存在而导致整个文件不能编译，而静态加载则会编译的时候绑定对象，从而导致编译失败。

优点

以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显。比如，一个大型的软件，不可能一次就把把它设计的很完美，当这个程序编译后，发布了，当发现需要更新某些功能时，我们不可能要用户把以前的卸载，再重新安装新的版本，假如这样的话，这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话，需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新，而采用反射机制的话，它就可以不用卸载，只需要在运行时才动态的创建和编译，就可以实现该功能。

缺点

对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。

Class类和类类型

Class类

所有的类是java.lang.Class类的对象，Class类是所有类的类，反射的基础。

Class对象（类类型）

普通类构造对象是：Student s = new Student();

但Class对象则不是，看Class类的源码，构造器是私有的，则用户无法直接像普通类那样new一个Class的对象，只有JVM才可以构造Class对象。

private Class(ClassLoader loader) {
        // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
        // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
        classLoader = loader;
    }

但是我们可以通过一个已知的类获得Class对象

有以下三种方式：

Class s = Student.class;
Class s1 = new Student().getClass();
Class s2 = Class.forName("Student");

Class对象就是类类型，在这里表示的是Student类的类型，下面看一个图了解Class对象是什么和类在JVM中加载的过程

由图中可以看出，一个具体的Class对象就保存了具体类的基本属性和方法，并且可以调用。

Student类

package General;

import java.lang.reflect.Method;

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String msg = "I am a student";

    public void fun() {
        System.out.println("fun");
    }

    public void fun(String name,int age) {
        System.out.println("我叫"+name+",今年"+age+"岁");
    }

    public Student(){

    }

    private Student(String name){

    }

    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;
    }

    public String getMsg() {
        return msg;
    }

    public void setMsg(String msg) {
        this.msg = msg;
    }

}

反射相关操作

文章开始说过，反射会把一个类的成分（成员变量，方法，构造器）各自映射成一个个对象（Field对象，Method对象，Construct对象），

一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述。

java.lang.reflect.Constructor; 
java.lang.reflect.Field;  
java.lang.reflect.Method;  
java.lang.reflect.Modifier;

通过Class对象我们可以做什么呢？

获取成员方法Method
获取成员变量Field
获取构造函数Construct

获取成员方法

用法

public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 
// 得到该类所有的方法，不包括父类的 
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 
// 得到该类所有的public方法，包括父类的

//具体使用
Method[] methods = class1.getDeclaredMethods();
//获取class对象的所有声明方法 
Method[] allMethods = class1.getMethods();
//获取class对象的所有public方法 包括父类的方法 
Method method = class1.getMethod("info", String.class);
//返回次Class对象对应类的、带指定形参列表的public方法 
Method declaredMethod = class1.getDeclaredMethod("info", String.class);
//返回次Class对象对应类的、带指定形参列表的方法

例子

public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c = Class.forName("General.Student");
            Object o = c.newInstance();
            Method method = c.getMethod("fun",String.class,int.class);
            method.invoke(o,"jieMing",21);
        } catch (Exception  e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

结果

只要知道包的限定名，就可以对Student这个类进行所有操作

获取成员变量信息

成员变量 = 成员类型+变量名

用法

获取成员变量，通过Class类的以下方法，变量是 成员变量名

public Field getDeclaredField(String name) 
// 获得该类自身声明的所有变量，不包括其父类的变量
public Field getField(String name) 
// 获得该类自所有的public成员变量，包括其父类变量

//具体实现
Field[] allFields = class1.getDeclaredFields();
//获取class对象的所有属性 
Field[] publicFields = class1.getFields();
//获取class对象的public属性 
Field ageField = class1.getDeclaredField("age");
//获取class指定属性 
Field desField = class1.getField("des");
//获取class指定的public属性

例子

public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c = Class.forName("General.Student");
            Object o = c.newInstance();
            Field field = c.getDeclaredField("msg");
//msg在例子中是私有变量，如果没设置之前，用c.getField（）是会报错的
            field.setAccessible(true); //private设置为public
            System.out.println(c.getField("msg")); 
//用getFiled（）则可以直接访问
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

获取构造函数信息

获取构造函数，Class的方法如下

用法

public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 
//  获得该类所有的构造器，不包括其父类的构造器
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 
// 获得该类所以public构造器，包括父类

//具体
Constructor<?>[] allConstructors = class1.getDeclaredConstructors();
//获取class对象的所有声明构造函数 
Constructor<?>[] publicConstructors = class1.getConstructors();
//获取class对象public构造函数 
Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(String.class);
//获取指定声明构造函数 
Constructor publicConstructor = class1.getConstructor(String.class);
//获取指定声明的public构造函数

例子

Student类的私有构造函数

private Student(String name){
     System.out.println(name);
 }

获取私有的构造函数，并且设置为public从而可以创建对象

public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c = Class.forName("General.Student");
            Constructor constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class); 
            constructor.setAccessible(true); //如果把这行注释掉，调用private的构造函数则会报错
            constructor.newInstance("JieMingLi");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

结果

实现对数据库增，查。

原理

保存数据时：把pojo类的属性取出来，拼凑sql语句
查询数据的时：把查询到的数据包装成一个Java对象
一张数据表对应java的一个pojo对象，表中的每一个字段（column）对应pojo的每一个属性
数据表名和Pojo的类名相等，column和pojo的属性相等，不区分大小写（数据库中不区分大小写）
pojo的每一个属性的get和set方法，都是为了后续的操作

实例

数据表User

pojo User类

package dbtest;

public class User {
    private int id;
    private String name;
    private String pwd;
    private int age;

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + ''' +
                ", pwd='" + pwd + ''' +
                ", age=" + 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 String getPwd() {
        return pwd;
    }

    public void setPwd(String pwd) {
        this.pwd = pwd;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

数据库连接的工厂类

package dbtest;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;

public class ConnectDBFactory {
    public static  Connection getDBConnection(){
        Connection conn = null;
        try {
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/sm";
            String user = "root";
            String password = "123456";
            conn = DriverManager.getConnection(url,user,password);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return conn;
    }
}

操作数据库的dao

package dbtest;

import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.sql.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SqlSession {

    public static String getSaveObjectSql(Object o) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {

        String sql = "insert into ";
        /*获取Class对象*/
        Class c = o.getClass();
        /*获取pojo所有的方法*/
        Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
        /*获取全类名*/
        String cName = c.getName();
        /*通过全类名获取数据库名称*/
        String tableName = cName.substring(cName.lastIndexOf(".")+1,cName.length());
        sql+= tableName + "(";
        /*字段名字*/
        List<String> fieldList = new ArrayList<>();
        /*字段对应的值*/
        List valueList = new ArrayList();

        /*遍历Class对象的Method对象，就可以执行相对于的方法了*/
        for (Method method :
                methods) {
            String methodName = method.getName();
            /*找出get方法，并设置值*/
            if(methodName.startsWith("get") && !method.equals("getClass")){
                String fieldName = methodName.substring(3,methodName.length());
                fieldList.add(fieldName);
                Object res = method.invoke(o,null);
                if(res instanceof String){
                    valueList.add("""+res+""");
                }else{
                    valueList.add(res);
                }
            }
        }

        /*拼接sql语句的字段*/
        for (int i = 0; i <fieldList.size() ; i++) {
            if(i < fieldList.size() - 1){
                sql += fieldList.get(i) + ",";
            }else{
                sql += fieldList.get(i) + ") values (";
            }
        }

        /*拼接sql语句的值*/
        for (int i = 0; i <valueList.size() ; i++) {
            if(i < valueList.size()-1){
                sql += valueList.get(i) + ",";
            }else{
                sql += valueList.get(i) + ")";
            }
        }

        return sql;
    }


    /*保存数据的操作*/
    public int saveObject(Object o) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, SQLException {
        Connection connection = ConnectDBFactory.getDBConnection();
        String sql = getSaveObjectSql(o);
        PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);
        int i = 0;
        i = statement.executeUpdate();
        return i;
    }

    /*
    * 查询数据，查询出来的数据映射到pojo的每一个属性上
    * */
    public Object getObject(String pname,int id) throws ClassNotFoundException {
        /*通过包名获取数据表名*/
        String tableName =  pname.substring(pname.lastIndexOf(".")+1,pname.length());
        String sql = "select * from " + tableName + " where Id = " + id;
        Connection conn = ConnectDBFactory.getDBConnection();
        Class c = Class.forName(pname);
        Object obj = null;
        try{
            Statement statement = conn.createStatement();
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
            Method[] methods = c.getDeclaredMethods();

            while(resultSet.next()){
                obj = c.newInstance();
                for (Method method :methods
                        ) {
                    String methodName = method.getName();
                    if(methodName.startsWith("set")){
                        /*通过方法名获取数据库的列名*/
                        String columnName = methodName.substring(3,methodName.length());
                        /*获取参数的类型*/
                        Class[] params = method.getParameterTypes();
                        /*判断参数的类型*/
                        if(params[0] == String.class){
                            method.invoke(obj,resultSet.getString(columnName));
                        }
                        if(params[0] == int.class){
                            method.invoke(obj,resultSet.getInt(columnName));
                        }
                    }
                }
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try{
            SqlSession session = new SqlSession();
            User user = new User();
            user.setAge(22);
            user.setName("JiemingLi");
            user.setId(44);
            user.setPwd("123456");
            int resNum  = session.saveObject(user);
            if(resNum > 0){
                System.out.println("成功");
            }else{
                System.out.println("插入失败");
            }
            User res = (User)session.getObject("dbtest.User",44);
            System.out.println(res);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

结果

总结

Java反射非常好用，灵活性非常大，不用花费太多的时间去写操作数据库的代码，让重点在开发者的业务逻辑上。现在很多和数据库操作的框架都用到反射，只要配置文件，按照框架的规则就可以对数据库进行相对应的操作了。

参考

http://www.cnblogs.com/jqyp/archive/2012/03/29/2423112.html https://www.daidingkang.cc/2017/07/18/java-reflection-annotations/ https://blog.csdn.net/lwl20140904/article/details/80163880

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原始发表：2019-05-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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