10分钟理解Java反射机制

川长思鸟来 2022-05-29 05:53 237阅读 0赞

### ![Image 1][]概述 ###

**Java 反射是可以让我们在运行时获取类的方法、属性、父类、接口等类的内部信息的机制。**也就是说，反射本质上是一个“反着来”的过程。我们通过new创建一个类的实例时，实际上是由Java虚拟机根据这个类的Class对象在运行时构建出来的，而反射是通过一个类的Class对象来获取它的定义信息，从而我们可以访问到它的属性、方法，知道这个类的父类、实现了哪些接口等信息。

### Class类 ###

我们知道使用javac能够将.java文件编译为.class文件，这个.class文件包含了我们对类的原始定义信息（父类、接口、构造器、属性、方法等）。.class文件在运行时会被ClassLoader加载到Java虚拟机（JVM）中，当一个.class文件被加载后，JVM会为之生成一个Class对象，我们在程序中通过new实例化的对象实际上是在运行时根据相应的Class对象构造出来的。确切的说，这个Class对象实际上是java.lang.Class<T>泛型类的一个实例，比如Class<MyClass>对象即为一个封装了MyClass类的定义信息的Class<T>实例。由于java.lang.Class<T>类不存在公有构造器，因此我们不能直接实例化这个类，我们可以通过以下方法获取一个Class对象。  
在下面的讲解中，我们将以People类和Student类为例：

public class People {
          private String name;
          private int age;
          public People(String name, int age) {
              this.name = name;
                  this.age = age;
          }
          public int getAge() {
              return age;
          } 
          public String getName() {
              return name;
          } 
          public void setAge(int age) {
              this.age = age;
          } 
          public void setName(String name) {
              this.name = name;
          }
          public void speak() {
            System.out.println(getName() + " " + getAge());
         }
    }
     
    public class Student extends People {
      private int grade;
      public Student(String name, int age) {    
        super(name, age);  
      }
      public Student(String name, int age, int grade) {
        super(name, age);            
        this.grade = grade;  
      }      
      public int getGrade() {   
        return grade;  
      }     
      public void setGrade(int grade) {   
        this.grade = grade;  
      }    
      private void learn(String course) {    
        System.out.println(name + " learn " + course);  
      }
    }

##### 通过类名获取Class对象 #####

若在编译期知道一个类的名字，我们可以这样获取它的Class对象：

Class<People> peopleClass = People.class;

还有一种根据类的完整路径名获取Class对象的方法如下所示：

//假设People类在com.test包中
    Class<People> peopleClass = Class.forName("com.test.People");

注意，Class.forName()方法的参数必须是一个类的**全路径名**。实际上，只要我们“import com.test.People"，就可以直接通过”People.class"获取他的Class对象，而不用写出全路径这么麻烦。 （若在调用 Class.forName()方法时，没有在classpath找到对应的类，会抛出 ClassNotFoundException。）

##### 通过对象本身获取其Class对象 #####

People people = new People("Bill"， 18);
    Class<People> peopleClass = people.getClass();

### 通过反射获取类的构造器 ###

一旦我们获得了People的Class 对象，我们便可以通过这个Class 对象获取到People类的原始定义信息。 首先，我们来获取People类的构造器对象，有了这个构造器对象，我们便能够构造出一个People对象出来。比如，我们可以在Student.java中添加以下代码：

public static void main(String[] args) {   
      Class<People> pClass = People.class;   
      try {   
        Constructor<People> constructor = pClass.getConstructor(String.class, int.class);     
        People people = constructor.newInstance("Bill", 18);                 
        people.speak();  
      } catch (Exception e) {  
      } 
    }

在上面，我们调用getConstructor方法来获取一个People类的构造器对象，由于我们想要获取的构造器的形参类型为String和int，所以我们传入String.class和int.class。有了构造器对象，我们便可以调用newInstance方法来创建一个people对象。  
注意，当通过反射获取到类的 Constructor、Method、Field对象后，在调用这些对象的方法之前，先将此对象的 accessible 标志设置为 true，以取消 Java 语言访问检查，可以提升反射速度。如以下代码所示：

Constructor<People> constructor = peopleClass.getConstructor(String.class， 
        int.class);
    // 设置 constructor 的 Accessible属性为ture以取消Java的访问检查
    constructor.setAccessible(true);

### 通过反射获取类中声明的方法 ###

##### 获取当前类中声明的方法（不包括从父类继承来的） #####

要获取当前类中声明的所有方法可以通过 Class 中的 getDeclaredMethods 函数，它会获取到当前类中声明的所有方法（包括private、public、static等各种方法），它会返回一个Method对象数组，其中的每个Method对象即表示了一个类中声明的方法。要想获得指定的方法，可以调用getDeclaredMethod(String name, Class...<T> parameterTypes)。如以下代码所示 :

private static void showDeclaredMethods() {  
      Student student = new Student("Bill", 18);   
      //获取Student类声明的所有方法 
      Method[] methods = student.getClass().getDeclaredMethods();       
       try {      
          //获取learnMethod对象（封装了learn方法） 
          Method learnMethod = student.getClass().getDeclaredMethod("learn", 
              String.class);                
          //获取learn方法的参数列表并打印出来 
          Class<?>[] paramClasses = learnMethod.getParameterTypes() ;        
          for (Class<?> class : paramClasses) {      
            System.out.println("learn方法的参数: " + class.getName());    
          }                
          //判断learn方法是否为private 
          System.out.println(learnMethod.getName() + " is private " 
              + Modifier.isPrivate(learnMethod.getModifiers()));   
          //调用learn方法    
          learnMethod.invoke(student, "Java Reflection");  
        } catch (Exception e) {  
      }
    }

##### 获取当前类和父类中声明的公有方法 #####

要获取当前类以及父类中声明的所有 public 方法可以调用getMethods 函数，而要获取某个指定的public方法，可以调用getMethod方法。请看以下代码：

private static void showMethods() { 
      Student student = new Student("mr.simple");    
      // 获取所有public方法(包括Student本身的和从父类继承来的）  
      Method[] methods = student.getClass().getMethods();   
      try {    
        //注意，通过 getMethod只能获取public方法，若尝试获取private方法则会抛出异常 
        Method learnMethod = student.getClass().getMethod("learn", String.class);
      } catch (Exception e) {  
      }
    }

### 通过反射获取类中定义的属性 ###

获取属性与获取方法是类似的，只不过把对getMethods() / getDeclaredMethods()方法的调用换成了对getFields() / getDeclaredFields()方法的调用。

##### 获取当前类中定义的属性（不包括从父类继承来的属性） #####

要获取当前类中定义的所有属性（包括private、public、static等各种属性）可以调用 Class对象的getDeclaredFields函数；要想获得指定的属性，可以调用getDeclaredField。如以下代码所示:

private static void showDeclaredFields() {   
      Student student = new Student("Bill", 18);    
      // 获取当前类中定义的所有属性  
      Field[] fields = student.getClass().getDeclaredFields();   
      try {    
        // 获取指定的属性 
        Field gradeField = student.getClass().getDeclaredField("grade"); 
        // 获取属性值 
        System.out.println("The grade is : " + gradeField.getInt(student));    
        // 设置属性值    
        gradeField.set(student, 10); 
       } catch (Exception e) { 
      } 
    }

##### 获取当前类和父类中定义的public属性 #####

要获取当前类和父类中定义的所有public 属性可以调用Class对象的getFields 函数，而要获取某个指定的public属性，可以调用getField方法，如以下代码所示：

private static void showFields() {  
      Student student = new Student("Bill"， 18);            
      // 获取当前类和父类的所有public属性 
      Field[] publicFields = student.getClass().getFields();        
    }

### 通过反射获取类的父类及类所实现的接口 ###

##### 获取父类 #####

调用Class对象的getSuperClass方法即可，如以下代码所示：

Student student = new Student("Bill", 18);
    Class<?> superClass = student.getClass().getSuperclass();

##### 获取所实现的接口 #####

要知道一个类实现了哪些接口，只需调用Class对象的getInterfaces方法，如以下代码所示：

private static void showInterfaces() { 
      Student student = new Student("Bill", 19); 
      Class<?>[] interfaces = student.getClass().getInterfaces();
    }

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