深入理解 Java 反射：Field （成员变量）

旧城等待， 2022-06-03 01:26 360阅读 0赞

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Field 成员变量的介绍

每个成员变量有类型和值。

java.lang.reflect.Field 为我们提供了获取当前对象的成员变量的类型，和重新设值的方法。  
获取变量的类型

类中的变量分为两种类型：基本类型和引用类型：

基本类型（ 8 种）
        整数：byte, short, int, long
        浮点数：float, double
        字符：char
        布尔值：boolean
    引用类型
        所有的引用类型都继承自 java.lang.Object
        类，枚举，数组，接口都是引用类型
        java.io.Serializable 接口，基本类型的包装类（比如 java.lang.Double）也是引用类型

java.lang.reflect.Field 提供了两个方法获去变量的类型：

Field.getType()：返回这个变量的类型
    Field.getGenericType()：如果当前属性有签名属性类型就返回，否则就返回 Field.getType()

举个例子：

public class FieldSpy extends BaseTestClass \{  
public boolean\[\]\[\] b = \{ \{true, true\}, \{false, false\}\};  
public String name = “shixinzhang”;  
public Integer integer = 23;  
public T type;

public static final String CLASS_NAME = "net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldSpy";
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class<?> aClass = Class.forName(CLASS_NAME);
            Field[] fields = aClass.getFields();
            for (Field field : fields) {
                printFormat("Field：%s \n",field.getName());
                printFormat("Type：\n  %s\n", field.getType().getCanonicalName());
                printFormat("GenericType:\n  %s\n", field.getGenericType().toString());
                printFormat("\n\n");
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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运行结果：

Field：b //二维的布尔值数组  
Type：  
boolean\[\]\[\]  
GenericType:  
class \[\[Z

Field：name  
Type：  
java.lang.String  
GenericType:  
class java.lang.String

Field：integer  
Type：  
java.lang.Integer  
GenericType:  
class java.lang.Integer

Field：type //泛型 T 类型，运行时被擦除为 Object  
Type：  
java.lang.Object  
GenericType:  
T

Field：CLASS\_NAME  
Type：  
java.lang.String  
GenericType:  
class java.lang.String

Process finished with exit code 0

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获取成员变量的修饰符

成员变量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
    不会被序列化：transient
    线程共享数据的一致性：volatile
    注解

类似获取 Class 的修饰符，我们可以使用 Field.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。

由于 Field 间接继承了 java.lang.reflect.AnnotatedElement ，因此运行时也可以获得修饰成员变量的注解，当然前提是这个注解被 java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME 修饰。  
获取和修改成员变量的值

拿到一个对象后，我们可以在运行时修改它的成员变量的值，对运行时来说，反射修改变量值的操作和类中修改变量的结果是一样的。

举个例子：

enum MyHabit \{  
LOL,  
CODE  
\}

public class People extends BaseTestClass \{  
public long idCarNumber = 1000000000;  
public String\[\] name = \{“shi”, “xin”\};  
public MyHabit habit = MyHabit.CODE;

public static void main(String[] args) {
        People shixin = new People();
        String fmt = "%6s:  %s  = %s \n";
        Class<? extends People> cls = shixin.getClass();
        try {
            Field idCarNumber = cls.getDeclaredField("idCarNumber");
            System.out.format(fmt, "before", idCarNumber.getName(), shixin.idCarNumber);
            idCarNumber.setLong(shixin, 123456);
            System.out.format(fmt, "after", idCarNumber.getName(), shixin.idCarNumber);
    
            Field name = cls.getDeclaredField("name");
            System.out.format(fmt, "before", name.getName(), Arrays.asList(shixin.name));
            name.set(shixin, new String[]{"hei", "hei"});
            System.out.format(fmt, "after", name.getName(), Arrays.asList(shixin.name));
    
            Field habit = cls.getDeclaredField("habit");
            System.out.format(fmt, "before", habit.getName(), shixin.habit);
            habit.set(shixin, MyHabit.LOL);
            System.out.format(fmt, "after", habit.getName(), shixin.habit);
    
    
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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运行结果：

before: idCarNumber = 1000000000  
after: idCarNumber = 123456  
before: name = \[shi, xin\]  
after: name = \[hei, hei\]  
before: habit = CODE  
after: habit = LOL

Process finished with exit code 0

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常见错误 1 ：无法转换类型导致的 java.lang.IllegalArgumentException

下面的代码和上个例子的代码很相似，但是运行时却报错：

public class FieldTrouble extends BaseTestClass \{  
public Integer value;

public static void main(String[] args) {
        FieldTrouble fieldTrouble = new FieldTrouble();
        Class<? extends FieldTrouble> cls = fieldTrouble.getClass();
        try {
            Field value = cls.getField("value");
            value.setInt(fieldTrouble, 23);
    
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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Exception in thread “main” java.lang.IllegalArgumentException: Can not set java.lang.Integer field net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.value to (int)23  
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwSetIllegalArgumentException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:167)  
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwSetIllegalArgumentException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:191)  
at sun.reflect.UnsafeObjectFieldAccessorImpl.setInt(UnsafeObjectFieldAccessorImpl.java:114)  
at java.lang.reflect.Field.setInt(Field.java:949)  
at net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.main(FieldTrouble.java:24)  
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)

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为什么我们无法给 Integer 类型的 value 使用 setInt() 方法重新设值呢？

这是因为在使用反射获取或者修改一个变量的值时，编译器不会进行自动装/拆箱。

因此我们无法给一个 Integer 类型的变量赋整型值，必须给它赋一个 Integer 对象才可以。

使用 Field.set(Object obj, Object value) 方法解决这个问题：

f.set(ft, new Integer(43));

常见错误 2：反射非 public 的变量导致的 NoSuchFieldException

如果你使用 Class.getField() 或者 Class.getFields() 获取非 public 的变量，编译器会报 java.lang.NoSuchFieldException 错。

下面这张图说明了获取变量的四个方法所左右的对象类型：

shixinzhang  
常见错误 3 ：修改 final类型的变量导致的 IllegalAccessException

当你想要获取或者修改 不可修改（final）的变量时，会导致IllegalAccessException。

举个例子：

public class FieldTrouble extends BaseTestClass \{  
public Integer value;  
public final boolean wannaPlayGame = true;

public static void main(String[] args) {
        FieldTrouble fieldTrouble = new FieldTrouble();
        Class<? extends FieldTrouble> cls = fieldTrouble.getClass();
        try {

// Field value = cls.getField(“value”);  
// value.setInt(fieldTrouble, 23);  
// value.set(fieldTrouble, new Integer(23));

Field wannaPlayGame = cls.getDeclaredField("wannaPlayGame");

// wannaPlayGame.setAccessible(true); //加上这句就没问题  
wannaPlayGame.setBoolean(fieldTrouble, false);  
System.out.format(“Field：%s %s\\n”, wannaPlayGame.getName(),fieldTrouble.wannaPlayGame);

} catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

\}“\`

上面的代码想要通过反射修改 wannaPlayGame 变量，运行后会报错：

“\`java  
java.lang.IllegalAccessException: Can not set final boolean field net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.wannaPlayGame to (boolean)false  
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwFinalFieldIllegalAccessException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:76)  
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwFinalFieldIllegalAccessException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:84)  
at sun.reflect.UnsafeQualifiedBooleanFieldAccessorImpl.setBoolean(UnsafeQualifiedBooleanFieldAccessorImpl.java:96)  
at java.lang.reflect.Field.setBoolean(Field.java:801)  
at net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.main(FieldTrouble.java:28)  
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)