Java反射篇

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-12-18 08:59 72阅读 0赞

> 公众号： 菜鸡干Java

### 文章目录 ###

*   *   *   *  获取Class对象
             *   *  从\`Class\`对象中获取信息
             *  以下用于访问\`注解\`：
             *   *  如下方法访问\`内部类\`：
                 *  访问\`外部类\`方法：
                 *  以下用于获取对应类的修饰符、所在包、类名：
             *  Java8新增的方法\`参数反射\`
             *  使用反射生成并操作对象
             *   *  创建对象
                 *  调用方法
                 *  访问成员变量
                 *  操作数组
             *  用反射生成JDK动态代理
             *   *  使用\`proxy\`和\`InvocationHandle\`创建动态代理
                 *  动态代理和\`AOP\`
             *  反射与泛型
             *   *  使用反射获取泛型信息

对象在运行时会有两种类型，编译时类型和运行时类型，例如：`String a = new Name()`，编译时为`String`，运行时为`Name`。为了准确知道该对象的类型，可以通过`instanceof()`方法，但是在什么都不知道的情况下，只能通过反射获取该对象的信息。

#### 获取Class对象 ####

每个类被加载后就会有`Class`对象生成，通过该对象就可以访问JVM中的这个类了。这里介绍三种获取`Class`对象的方法：

*  使用`Class`类的`forName(String clazzName)`静态方法，参数为类的全限定类名。
 *  调用`class`属性来获取`Class`对象，例如：`Human.class`。
 *  调用类实例的`getClass()`方法。该方法在`java.lang.Object`已定义。

##### 从`Class`对象中获取信息 #####

Class类提供了大量实例方法来获取对应的类信息，一些如下：

*  Constructor getConstructor(Class<?> Types)：返回对应类的带参的`public`构造器。
 *  Constructor<?>\[ \] getDeclaredConstructors()：返回所有构造器，不受访问权限限制。
 *  Method getDeclaredMethod(String name,Class<?> …parameterTypes)：返回带指定形参的方法，访问权限无关。
 *  Field getField(String name)：返回对应类的指定名称的`public`成员变量。

#### 以下用于访问`注解`： ####

*  A getAnnotation(Class annotationClass)：用于获取指定类型的注解，不存在返回`null`
 *  A getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)
 *  Annotation\[ \] getAnnotations()：返回对应类上所有注解。
 *  A\[ \] getAnnoationByType(Class annotationClass)：获取修饰该类的、指定的多个注解，例如重复注解。

##### 如下方法访问`内部类`： #####

Class<?>\[ \] getDeclaredClasses()：返回类中的全部内部类。

##### 访问`外部类`方法： #####

*  Class<?> getDeclaringClass()：返回对应类所在的外部类。
 *  Class<?>\[\] getInterfaces()：返回对应类实现的全部接口。
 *  Class<? super T> getSuperclass()：返回对应类的父类的`Class`对象。

##### 以下用于获取对应类的修饰符、所在包、类名： #####

*  int getModifiers()：返回修饰符，返回的整数用`Modifier`工具类来解码。
 *  Package getPackage()：获取类的包名。
 *  String getName()：返回类名
 *  String getSimpleName()：返回类名简称。

还有方法判断类是否为一个接口或注解的，如：`boolean isAnnotation()`。上述大量方法都是分好的，很有规律。之所以有大量重复类名的方法，是因为在获取`Method`的时候，类重载了许多方法，想要获取指定的方法必须给出相应的形参列表：

clazz.getMethod("info",String.class);

而获取构造器时无需传入构造器名，只需要给出形参列表即可。

#### Java8新增的方法`参数反射` ####

Java8在`java.lang.reflect`包下新增一个`Executable`抽象基类，该对象代表可执行的类成员，同时该类派生了`Constructor`、`Method`两个子类。抽象基类提供了获取修饰方法或构造器注解信息的方法，通过`getModifiers()`方法获取该方法或构造器的修饰符。此外有两个方法来得到方法和形参名及个数：

*  int getParameterCount()：获取构造器或方法的形参个数。
 *  Parameter\[\] getParameters()：获取该构造器或方法的所有形参。

同时在获取形参`parameter`之后，还提供几个方法获取形参的参数信息：

*  getModifiers()：获取形参修饰符。
 *  String getName()：获取形参名
 *  Type getParameterizedType()：获取带泛型的形参。
 *  Class<?> getType()：获取形参类型
 *  boolean isNamePresent()：返回类的`class`文件中是否包含方法的形参名信息。
 *  boolean isVarArgs()：判断参数是否为个数可变的形参

#### 使用反射生成并操作对象 ####

`Class`对象可以获得类的方法(Method对象)，构造器(Constructor对象)，成员变量(Field对象)，这三个类都位于`java.lang.reflect`包下，并实现了`java.lang.reflect.Member`接口，程序可以提供`Method`调用方法，通过`Constructor`调用构造器创建实例，能提供`Field`对象访问并修改成员变量值。

##### 创建对象 #####

通过反射来生成对象有以下两种方式：

*  通过`Class`对象的`newInstance()`方法来创建实例，前提是要有默认构造器。
 *  先获取`Constructor`对象，再调用它的`newInstance()`方法创建，特点是可以指定构造器创建。

Class<?> clazz = Class.forName(clazzName);
    return clazz.newInstance();

第二种方法获取指定构造器可以通过`getConstructor()`方法来获取指定构造器。

##### 调用方法 #####

通过调用`Class`对象的`getMethod()`方法可以获取对应的`Method`对象，每个对象对应一个方法。`Method`对象有一个`invoke()`方法，签名如下：

//Object invoke(Object obj,args)
    Method m = clazz.getMethod(Name,String.class);
    m.invoke(o,config.getProperty(name));//执行名为Name的方法

当通过`invoke`方法调用对应方法时，需要有调用该方法的权限。若是`private`方法，可以先调用`Method`的`setAccessible(boolean f)`方法，f为`true`，则该`Method`使用时取消访问权限检查。

##### 访问成员变量 #####

通过`Class`对象的`getField()`可以获取该类的成员变量，`Field`对象提供了如下方法来读取或设置成员变量值：

*  `getXxx(Object obj)`：获取obj对象的该成员变量的值。`Xxx`对应8种基本类型，引用类型则取消后面`Xxx`。
 *  `setXxx(Object obj,Xxx val)`：将obj对象的成员变量设置成val值，同理。

使用两个方法可以访问指定对象的所有成员变量，包括`private`修饰的成员变量。

##### 操作数组 #####

`java.lang.reflect`包下还提供一个`Array`类，`Array`对象可以代表数组，创建数组。

*  static Object `newInstance`(Class<?> componentType,int length)：创建一个指定元素、长度的数组。
 *  static xxx `getXxx`(Object array,int index)：返回`array`数组中第index个元素。引用类型为`get(Object array,int index)`
 *  static void `setXxx`(Object array,int index,Xxx val)：将数组第index个元素的值设为val，如果数组元素为引用类型则方法变成`set`。

Object arr = Array.newInstance(String.class,10);//多维再添加数字
    Array.set(arr,5,"某菜鸡");
    Object o = Array.get(arr,5);

#### 用反射生成JDK动态代理 ####

在Java的`java.lang.reflect`包下提供一个`proxy`类和`InvocationHandle`接口，通过使用代理类和接口可以生成JDK动态代理类和对象。

##### 使用`proxy`和`InvocationHandle`创建动态代理 #####

`Proxy`提供了用于创建动态代理类和对象的静态方法，它是所有动态代理类的父类。如果在程序中为一个或多个接口动态生成实现类，就可以使用`Proxy`来创建动态代理类；如果需要为一个或多个接口动态创建实例，也可以使用`Proxy`来创建动态代理实例。

*  static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,Class? >interface)：创建一个代理类对应的`Class`对象，该代理类将实现`interfces`所指定的多个接口。
 *  static Object newProxyInstance(ClassLoder loder,Class<>\[\] interfaces,InvocationHandler h)：创建一个动态代理对象，该对象实现了一些接口，执行代理对象的每个方法时都会被替换执行`InvocationHandle`对象的`invoke`方法。

采用第一个方法生成代理类的时候，如果需要通过代理类创建对象，依然需要传入一个`InvocationHandler`对象，即一个代理对象关联一个`InvocationHandler`对象。

interface person{ 
    	void walk();
    	void sayHello(String name);
    }
    class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{ 
    	public Object invoke(Object proxy,Method m,Object[] args){ 
            System.out.println("方法"+m);
        }	
    }

##### 动态代理和`AOP` #####

由于JDK动态代理只能为接口创建动态代理，所以下面先提供一个Dog接口：

public interface Dog{ 
    	void info();
    	void run();
    }
    public class GDog implements Dog{ 
        public void info{ 
            System.out.println("狗");
        }
        public void run{ 
            System.out.println("疾跑");
        }
    }

如果直接使用代理类为该接口创建动态代理对象，则动态代理对象的所有方法的执行效果将完全一样。下面提供一个`DogUtil`类。

public class DogUtil{ 
    	//拦截器方法
    	public void method1(){ 
    		System.out.println("第一个通用方法");
    	}
    	public void method2(){ 
    		System.out.println("通用方法");
    	}
    }

借助于`Proxy`和`InvocationHandler`就可以实现，当调用info方法和run方法时，系统将自动把两个通用方法插入`info`和`run`方法中执行。

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{ 
    	private Object target;
    	public void setTarget(Object target){ 
    		this.target = target;
    	}
    	public Object invoke(Object proxy,Method m,Object[] args) throws Exception{ 
    		DogUtil d = new DogUtil();
    		d.method1();
    		Object result = method.invoke(target,args);
    		d.method2();
    		return result;
    	}
    }
    public class MyProxyFactory{ //为target生成动态代理对象
        public static Object getProxy(Object target) throws Exception{ 
            MyInvocationHandler h = new MyInvocationHandler();
            h.setTarget(target);
            return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getIInterfaces(),h);
        }//返回动态代理
    }

上面动态代理工厂类提供一个`getProxy()`方法，该方法为`target`对象生成一个动态代理对象，这个对象与`target`实现了同样的接口。当调用动态代理对象的指定方法时，实际上将变为执行`MyInvocationHandler`对象的`invoke`方法。执行步骤为：

1.  创建`DogUtil`实例
2.  执行`DogUtil`实例的`method1()`方法
3.  使用反射以`target`作为调用者执行该方法
4.  执行`DogUtil`实例的`method2()`方法

当使用动态代理对象来代替`target`对象时，代理对象的方法既能插入通用方法，但`GDog`方法又没有像过去一样调用`method1`和`method2`方法。

public class Test{ 
    	public static void main(String[] args){ 
    		Dog target = new GDog();
    		Dog dog = (Dog)MyProxyFactory.getProxy(target);
    		dog.info();
    		dog.run;
    	}
    }

`dog`为实际动态代理对象，实现了Dog接口，动态代理可以很容易实现`解耦`，这种动态代理在`AOP`中称为`AOP`代理，`AOP`代理包含了目标对象的全部方法。代理中的方法与目标对象的方法有差异：`AOP`代理包含的方法可以在执行目标方法之前、之后插入一些通用处理。

#### 反射与泛型 ####

`String.class`的类型实际上是`Class<String>`，如果类型未知，则使用`Class<?>`，反射中使用泛型可以避免生成的对象需要类型转换。前面介绍了`Array`类创建数组，其实并不常用，`newInstance()`返回一个数组，而不是`Object`对象，如果要当`String[]`数组使用则要强制类型转换。

public static Object newInstance(Class<?> componentType,int .... dimension)

如果改为：

public static <T> T[] newInstance(Class<T> componentType,int length)

则无需类型转换，但是得到参数可变的接收了。

##### 使用反射获取泛型信息 #####

得到成员变量对应的`Field`对象后就可以获得具体的数据类型了，首先应该获得所含的成员变量：

Class<?> a = f.getType();//获取成员变量的类型

如果成员变量是含有泛型类型，则使用如下方法获取：

Type t = f.getGenericType();

之后就可以将`Type`对象强制转换成`ParametericedType`对象(被参数化的类型)，它提供了两个方法：

*  `getRawType()`：返回原始类型，没有泛型信息。
 *  `getActualTypeArguments()`：返回泛型参数的类型。

`getType()`方法只能获取普通类型的成员变量的数据类型，而带泛型的成员变量，应该使用`getGenericType()`方法。`Type`是`java.lang.reflect`包下的接口，代表所有类型的高级接口，`Class`是`Type`接口的实现类。`Type`包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型。