Java进阶篇之反射

叁歲伎倆 2024-05-05 06:50 70阅读 0赞

> 不为失败找理由，只为成功找方法。所有的不甘，因为还心存梦想，所以在你放弃之前，好好拼一把，只怕心老，不怕路长。

#### 文章目录 ####

*  一、反射的概述
 *  二、Class类
 *  三、反射的API
 *   *  1、获取字节码Class对象
     *  2、获取构造器
     *  3、对象实例化
     *  4、获取成员字段
     *  5、获取成员方法
 *  四、反射的运用
 *   *  1、泛型擦除
     *  2、创造通用框架
 *  五、总结

--------------------

## 一、反射的概述 ##

反射就好比自己与镜子里的自己，镜子里可以折射出自己的身影。用Java的话说就是指对于任何有个Class类，在"运行的时候"都可以直接得到这个类的全部成分。

1. 在运行时，可以直接得到这个类的构造器对象：Constructor。
    2. 在运行时，可以直接得到这个类的类的成员变量对象：Field。
    3. 在运行时，可以直接得到这个类的成员方法对象：Method。

**这种运行时动态获取类信息以及动态调用类种成分的能力称为Java语言的反射机制。**

--------------------

## 二、Class类 ##

反射的第一步都是**先得到编译后的Class类对象**，然后就可以得到Class的全部成分。注意，这里的Class类是在j **ava.lang包下的Class类**，这个类也是反射最本质的类。这个类可以找到与之对应的.class字节码文件。比如我们有个HelloWord.java，还没编译为.java；然后执行javac命令编译之后就变成了字节码.class文件，而这个操作会经过一个类，那就是Class。因此，Class类是可以获取所有的类成分。比如这个类的位置，字段，构造器、方法等，。如果还是不懂，看图说话：  
![在这里插入图片描述][82ef9af2652b4f678cf677a89ae7459a.jpeg_pic_center]

## 三、反射的API ##

反射的API，肯定是和类的结果有关联的了。那么接下来我们主要详解怎么获取类、构造器使对象实例化、字段、方法等成分。

### 1、获取字节码Class对象 ###

反射的第一步是获取该类对应的Class对象，也就是对应的字节码文件对象，我们先看API：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>static Class&lt;?&gt; forName(String className)</td> 
   <td>返回与具有给定字符串名称的类或接口关联的类对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Class&lt;?&gt; getClass()</td> 
   <td>返回此Object的运行时类。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>类名.Class</td> 
   <td>返回对象对应类的Class对象。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

示例代码如下：

public class Student{
        }

public class TestReflect {
        
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
        
    		// a.使用权限名
    		Class<?> cls1 = Class.forName("javaSE.reflect.Student");
    		System.out.println("获取Student的Class对象：" + cls1);
    
    		// b.使用实例化对象.getClass() 方法获取Class对象
    		Class<?> cls2 = new Student().getClass();
    		System.out.println("获取Student的Class对象：" + cls2);
    
    		// c.使用类名.Class 推荐写法
    		Class<?> cls3 = Student.class;
    		System.out.println("获取Student的Class对象：" + cls3);
    	}
    }

上述代码比较简单，首先定义了一个Student类，然后再定义一个测试类，执行获取Class对象的API，这里有三种写法，但是比较推荐的是使用 **类名.class**。如果不太懂，可以看如下图：  
![在这里插入图片描述][cd0b80c2ee4a47a9952e88528896bbf1.jpeg_pic_center]  
执行结果图：  
![在这里插入图片描述][814e960cb8f44c5299214ee7d776e86b.jpeg_pic_center]

### 2、获取构造器 ###

获取到了Class类，那么就可以操作类内部的各种东西了。我们首先得获取构造器，我们以前要得到一个对象，要用关键字new，而new的操作本质上就是调用构造器。所以我们先获取构造器，然后使用构造器创建对象。还是先看API：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Constructor&lt;?&gt;[] getConstructors(()</td> 
   <td>返回所有构造器对象的数组。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Constructor&lt;?&gt;[] getDeclaredConstructors()</td> 
   <td>返回所有构造器对象的数组，存在就能拿到。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Constructor&lt;?&gt; getConstructor(Class&lt;?&gt;… parameterTypes)</td> 
   <td>返回单个构造器对象（只能拿public的）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Constructor&lt;?&gt; getDeclaredConstructor(Class&lt;?&gt;… parameterTypes)</td> 
   <td>返回单个构造器对象，存在就能拿到。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

示例代码如下：

public class Student{
        
    	//字段
    	private int id;
    	public String name;
    	protected int age;
    	String gerder;
    
    	public Student() {
        }
    	
    	private Student(int id, String name, int age) {
        
    				super();
    				this.id = id;
    				this.name = name;
    				this.age = age;
    	}
    				
    	public Student(int id, String name, int age, String gerder) {
        
    		super();
    		this.id = id;
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    		this.gerder = gerder;
    	}
    }

public class TestReflect {
        
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
        
    		//1.获取Class对象
    		Class<?> cls = Student.class;
    	
    		//2.获取构造器
    		// a.获取public修饰的构造器
    		System.out.println("=======获取所有public修饰的构造器======");
    		Constructor<?>[] cons1 = cls.getConstructors(); // 获取多个
    		for (Constructor<?> con : cons1) {
        
    			System.out.println(con+ "\t参数个数：" + con.getParameterCount());
    		}
    
    		Constructor<?> con1 = cls.getConstructor(); // 获取默认public构造器
    		System.out.println(con1+ "\t参数个数：" + con1.getParameterCount());
    
    		// 获取指定的public构造器
    		Constructor<?> con2 = cls.getConstructor(int.class, String.class, int.class, String.class);
    		System.out.println(con2 + "\t参数个数：" + con2.getParameterCount());
    
    		// b.获取任何权限修饰的构造器
    		System.out.println("=======获取任何修饰的构造器=======");
    		Constructor<?>[] cons2 = cls.getDeclaredConstructors(); // 获取多个
    		for (Constructor<?> con : cons2) {
        
    			System.out.println(con + "\t参数个数：" + con.getParameterCount());
    		}
    
    		 Constructor<?> con3 = cls.getDeclaredConstructor(); //获取默认构造器
    		 System.out.println(con3+ "\t参数个数：" + con3.getParameterCount());
    		 
    		 Constructor<?> con4 = cls.getDeclaredConstructor(int.class, String.class, int.class, String.class);
    		 System.out.println(con4 + "\t参数个数：" + con4.getParameterCount());
    	}
    }

执行结果图：  
![在这里插入图片描述][7e0e3595b700414db810d66a80da61e4.jpeg_pic_center]  
由上述例子可知，构造器的API可以归纳成两类：Constructor和DeclaredConstructor，前者只能获取到public修饰的构造器；后者是可以获取任何修饰的构造器，由上图执行结果可以看出。而从获取的数量由可以分为两类： **加s的可以获取多个** ，返回数组形式，不加的就是获取单个了。后面的示例都以测试DeclaredConstructor的方法，因为这个可以获取任何权限的，也比较实用。

### 3、对象实例化 ###

获取到构造器之后，那么接下来就可以创建对象了，也就是对象实例化，这个比较简单，API就记住一个就行：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>T newInstance(Object… initargs)</td> 
   <td>使用此构造器对象表示的构造方法，使用指定的初始化参数创建和初始化构造函数声明类的新实例。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

public class Student {
        
    	//字段
    	private int id;
    	public String name;
    	protected int age;
    	String gerder;
    	
    	//构造器
    	public Student() {
        }
    	
    	private Student(int id, String name, int age) {
        
    			super();
    			this.id = id;
    			this.name = name;
    			this.age = age;
    		}
    		
    	public Student(int id, String name, int age, String gerder) {
        
    		super();
    		this.id = id;
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    		this.gerder = gerder;
    	}
    
    	//getter、setter
    	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;
    	}
    
    	public String getGerder() {
        
    		return gerder;
    	}
    
    	public void setGerder(String gerder) {
        
    		this.gerder = gerder;
    	}
    
    	@Override
    	public String toString() {
        
    		return "Student [id=" + id + ", name=" + name + ", age=" + age + ", gerder=" + gerder + "]";
    	}
    }

public class TestReflect {
        
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
        
    		//1.获取Class类对象
    		Class cls = Student.class;
    		//2.获取构造器
    		Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
    		//3.对象实例化
    		Student student= (Student)con.newInstance(); 
    		student.setName("小李");
    		System.out.println("学生对象：" + student);
    }

执行上述代码，就可以创建出一个student对象来了。结果图如下：  
![在这里插入图片描述][eb66d2e858004207827963a4aab9ba0a.jpeg_pic_center]

### 4、获取成员字段 ###

接下来就是获取字段属性了。废话不多说，直接看API.  
**Class类中用于获取成员变量的方法:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Field[] getFields()</td> 
   <td>返回所有成员变量对象的数组（只能拿public的）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Field[] getDeclaredFields()</td> 
   <td>返回所有成员变量对象的数组，存在就能拿到</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Field getField(String name)</td> 
   <td>返回单个成员变量对象（只能拿public的）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Field getDeclaredField(String name)</td> 
   <td>返回单个成员变量对象，存在就能拿到</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**Field类中用于取值、赋值的方法:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>void set(Object obj,Object value)</td> 
   <td>赋值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object get(Object obj)</td> 
   <td>获取值。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

代码示例如下：

public class TestReflect {
        
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
        
    		//1.获取Class类对象
    		Class cls = Student.class;
    		
    		// 2.获取字段
    		// a.获取所有字段
    		Field[] fields = cls.getDeclaredFields();
    		System.out.println("获取所有字段：");
    		for (Field field : fields) {
        
    			System.out.println(field);
    		}
    
    		// b.获取指定字段
    		System.out.println("获取指定字段：");
    		Field field1 = cls.getDeclaredField("name");
    		Field field2 = cls.getDeclaredField("id");
    		System.out.println(field1);
    		System.out.println(field2);
    
    		// 3.给字段赋值、获取字段名称和字段值
    		Student student = new Student();
    		field1.set(student, "小明");
    		
    		field2.setAccessible(true); //暴力反射
    		field2.set(student, 1);
    		System.out.println(field1.getName() + ":" +field1.get(student) + "\n" + field2.getName() +":" +field2.get(student));
    
    }

实体类和上个例子都是Student类。这里需要注意的是数据私有化问题，其实在前面构造器也是会出现这种问题的：私有化的属性是不能操作的。比如我们可以知道属性id是私有的，如何按照平常这样获取是会报异常的，看下图：  
![在这里插入图片描述][72e54d6382194ca9836ac98a4d8b1d85.jpeg_pic_center]

可以看到报了个java.lang.IllegalAccessException：非法访问异常。如果不想报错，就加上 **setAccessible(true)** 方法（**上述代码已加上**），意思是暴力反射，不给我访问，我就用蛮力打开它，差不多可以这样理解，但也因此会破坏了类的封装性。如图：  
![在这里插入图片描述][a0b92d2129b64bb496edca765298df48.jpeg_pic_center]

**这样就可以就操作私有的数据了。**

### 5、获取成员方法 ###

接下来就是最后的方法了，上面已经获取过构造器、字段，下面的方法获取应该难道不大了，且看API：  
**Class类中用于获取成员方法的方法:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Method[] getMethods()</td> 
   <td>返回所有成员方法对象的数组（只能拿public的）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Method[] getDeclaredMethods()</td> 
   <td>返回所有成员方法对象的数组，存在就能拿到</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Method getMethod(String name)</td> 
   <td>返回单个成员方法对象（只能拿public的）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Method getDeclaredMethod(String name)</td> 
   <td>返回单个成员方法对象，存在就能拿到</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**Method类中用于调用的方法:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Object invoke(Object obj, Object… args)</td> 
   <td>在具有指定参数的指定对象上调用此方法对象表示的基础方法。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

示例代码如下：

public class TestReflect {
        
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception{
        
    		//1.获取Class类对象
    		Class cls = Student.class;
    		// 2.获取方法
    		// a.获取所有方法
    		Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();
    		System.out.println("所有方法：");
    		for (Method method : methods) {
        
    			System.out.println(method + "\t参数个数：" + method.getParameterCount());
    		}
    
    		// b.获取指定的方法
    		System.out.println("获取指定的方法：");
    		Method method = cls.getDeclaredMethod("toString");
    		System.out.println(method + "\t参数个数：" + method.getParameterCount());
    
    		// 3.调用方法
    		System.out.println("方法调用：");
    		Student student = new Student();
    		student.setName("猪猪侠");
    		student.setAge(12);
    		student.setGerder("男");
    
    		String str = (String) method.invoke(student);
    		System.out.println(str);
    }

实体类也是Student，这里的方法都是公共的，其实私有化的方法也是不能操作的，这里就不贴代码了，可以仿照字段来操作以下。执行结果图如下：  
![在这里插入图片描述][a12bd4832a5241f5a0011e3a96fc0d38.jpeg_pic_center]

## 四、反射的运用 ##

### 1、泛型擦除 ###

接下来我们说以下反射在泛型中的运用。Java中的集合，在还没使用泛型之前，它是可以存储任意类型的，加上了泛型就有了限制，不过这个限制是在编译阶段的。那么我们现在知道反射是在运行阶段的，那么我们就可以使用反射来避开泛型，达到泛型擦除的效果。废话不多说，直接上代码：

public class test{
        
     	public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        
            //1.创建一个集合
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    		
    		//2.添加元素
            list.add(1);
            list.add(2);
            list.add(3);
            //list.add("spring"); //其它类型报错
    
            System.out.println("未擦除泛型的："+list);
    	
    		//3.使用反射获取集合的Class类对象
            Class listClass = ArrayList.class;
            //4.获取对应的方法
            Method add = listClass.getDeclaredMethod("add",Object.class);
            //5.调用add方法 添加其他类型的值
            add.invoke(list,"java");
            add.invoke(list,true);
    
            System.out.println("反射擦除泛型：" + list);
        }
    }

上述代码很清楚的看出使用了反射避开了编译器的追查，执行代码结果如下：  
![在这里插入图片描述][bf63a0b249a44fe785e11679af119086.jpeg_pic_center]  
【多学一招】泛型擦除还有一种方法，这种方法不需要使用反射。我们来回忆一下集合在还没加泛型之前，是可以存储任何类型的，那么就是Object类型。既然如此，那么我们可以使用引用传递的方式来避开，代码如下：

public test{
         
    	 public static void main(String[] args){
         
    	 	//1.创建一个集合
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    		//2.添加元素	
            list.add(1);
            list.add(2);
            list.add(3);
            
            System.out.println(list);
    
    		//3.创建一个无泛型的集合 并装载初始集合
            ArrayList arrayList = list;
    		//4.添加元素
            arrayList.add("mysql");
            arrayList.add(false);
            arrayList.add('a');
    		//5.大于原集合
            System.out.println("引用擦除泛型：" + list);
        }
    }

上述代码执行之后也是可以成功把不同类型的值添加进去的，因为它们的地址是一样的，所以我们利用了引用传递这一点。执行结果图如下：  
![在这里插入图片描述][4f3b19bf29ce4d48924cfe40d8306adb.jpeg_pic_center]

### 2、创造通用框架 ###

其实反射的最大用处是操作框架，如果您已经学过一些高级框架或者是看过一些框架的源码，可以发现它的底层是有反射的身影的。所以反射在后面的框架特别重要，这里就不详细展开了。作为java开发者来说，想要走得更远，那么反射知识是必备的。

--------------------

## 五、总结 ##

以上就是反射的基本知识，只要把上面的知识搞明白了，那么反射的入门就没问题了。其实反射的API也是有很多的，本章只是介绍了必备的API。如果有小伙伴觉得本章内容对你有所帮助，请给作者点个赞留下您的足迹。

> 作者功底有限，如果本章中有所差错，可联系我进行相关技术交流。

[82ef9af2652b4f678cf677a89ae7459a.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/05/da3c925f1d8342a7ba47024086a870f9.jpeg
[cd0b80c2ee4a47a9952e88528896bbf1.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/05/091731911d164b83855710e3ee314415.jpeg
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[a0b92d2129b64bb496edca765298df48.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/05/bf7ea21bdb974bd397f3d1c01997b68a.jpeg
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