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java反射機制深入理解剖析

2022-04-22 14:29 更新

在java開發(fā)中有一個非常重要的概念就是java反射機制，也是java的重要特征之一。反射的概念是由Smith在1982年首次提出的，主要是指程序可以訪問、檢測和修改它本身狀態(tài)或行為的一種能力，通過反射可以調(diào)用私有方法和私有屬性，大部分框架也都是運用反射原理的。java通常是先有類再有對象，有對象就可以調(diào)用方法或者屬性，java中的反射其實是通過Class對象來調(diào)用類里面的方法。掌握了反射的知識，才能更好的學(xué)習(xí)java高級課程。

java

反射簡介：

主要是指程序可以訪問，檢測和修改它本身狀態(tài)或行為的一種能力，并能根據(jù)自身行為的狀態(tài)和結(jié)果，調(diào)整或修改應(yīng)用所描述行為的狀態(tài)和相關(guān)的語義。

一個類有多個組成部分，例如：成員變量、方法、構(gòu)造方法等，反射就是加載類,并解剖出類的各個組成部分。

反射機制主要提供以下功能：

①在運行時判斷任意一個對象所屬的類；

②在運行時構(gòu)造任意一個類的對象；

③在運行時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法；

④在運行時調(diào)用任意一個對象的方法；

⑤生成動態(tài)代理。

java中的反射及作用：

假如有兩個程序員，一個程序員在寫程序的時需要使用第二個程序員所寫的類，但第二個程序員并沒完成他所寫的類。那么第一個程序員的代碼是不能通過編譯的。此時，利用Java反射的機制，就可以讓第一個程序員在沒有得到第二個程序員所寫的類的時候，來完成自身代碼的編譯。

Java的反射機制它知道類的基本結(jié)構(gòu)，這種對Java類結(jié)構(gòu)探知的能力，我們稱為Java類的“自審”。如eclipse中，一按點，編譯工具就會自動的把該對象能夠使用的所有的方法和屬性全部都列出來，供用戶進(jìn)行選擇。這就是利用了Java反射的原理，是對我們創(chuàng)建對象的探知、自審。

java反射機制中有哪些類：

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

反射機制的相關(guān)API

通過一個對象獲得完整的包名和類名：

package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        TestReflect testReflect = new TestReflect();
        System.out.println(testReflect.getClass().getName());
        // 結(jié)果 net.xsoftlab.baike.TestReflect
    }
}

實例化Class類對象

package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> class1 = null;
        Class<?> class2 = null;
        Class<?> class3 = null;
        // 一般采用這種形式
        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        class2 = new TestReflect().getClass();
        class3 = TestReflect.class;
        System.out.println("類名稱   " + class1.getName());
        System.out.println("類名稱   " + class2.getName());
        System.out.println("類名稱   " + class3.getName());
    }
}

獲取一個對象的父類與實現(xiàn)的接口

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 取得父類
        Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("clazz的父類為：" + parentClass.getName());
        // clazz的父類為： java.lang.Object
        // 獲取所有的接口
        Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("clazz實現(xiàn)的接口有：");
        for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
            System.out.println((i + 1) + "：" + intes[i].getName());
        }
        // clazz實現(xiàn)的接口有：
        // 1：java.io.Serializable
    }
}

通過反射機制實例化一個類的對象

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.User");
        // 第一種方法，實例化默認(rèn)構(gòu)造方法，調(diào)用set賦值
        User user = (User) class1.newInstance();
        user.setAge(20);
        user.setName("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 結(jié)果 User [age=20, name=Rollen]
        // 第二種方法 取得全部的構(gòu)造函數(shù) 使用構(gòu)造函數(shù)賦值
        Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
        // 查看每個構(gòu)造方法需要的參數(shù)
        for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
            Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
            System.out.print("cons[" + i + "] (");
            for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
                if (j == clazzs.length - 1)
                    System.out.print(clazzs[j].getName());
                else
                    System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
            }
            System.out.println(")");
        }
        // 結(jié)果
        // cons[0] (java.lang.String)
        // cons[1] (int,java.lang.String)
        // cons[2] ()
        user = (User) cons[0].newInstance("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 結(jié)果 User [age=0, name=Rollen]
        user = (User) cons[1].newInstance(20, "Rollen");
        System.out.println(user);
        // 結(jié)果 User [age=20, name=Rollen]
    }
}
class User {
    private int age;
    private String name;
    public User() {
        super();
    }
    public User(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }
    public User(int age, String name) {
        super();
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

獲取某個類的全部屬性

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        System.out.println("===============本類屬性===============");
        // 取得本類的全部屬性
        Field[] field = clazz.getDeclaredFields();
        for (int i = 0; i < field.length; i++) {
            // 權(quán)限修飾符
            int mo = field[i].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 屬性類型
            Class<?> type = field[i].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field[i].getName() + ";");
        }
         
        System.out.println("==========實現(xiàn)的接口或者父類的屬性==========");
        // 取得實現(xiàn)的接口或者父類的屬性
        Field[] filed1 = clazz.getFields();
        for (int j = 0; j < filed1.length; j++) {
            // 權(quán)限修飾符
            int mo = filed1[j].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 屬性類型
            Class<?> type = filed1[j].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed1[j].getName() + ";");
        }
    }
}

獲取某個類的全部方法

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Method method[] = clazz.getMethods();
        for (int i = 0; i < method.length; ++i) {
            Class<?> returnType = method[i].getReturnType();
            Class<?> para[] = method[i].getParameterTypes();
            int temp = method[i].getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(temp) + " ");
            System.out.print(returnType.getName() + "  ");
            System.out.print(method[i].getName() + " ");
            System.out.print("(");
            for (int j = 0; j < para.length; ++j) {
                System.out.print(para[j].getName() + " " + "arg" + j);
                if (j < para.length - 1) {
                    System.out.print(",");
                }
            }
            Class<?> exce[] = method[i].getExceptionTypes();
            if (exce.length > 0) {
                System.out.print(") throws ");
                for (int k = 0; k < exce.length; ++k) {
                    System.out.print(exce[k].getName() + " ");
                    if (k < exce.length - 1) {
                        System.out.print(",");
                    }
                }
            } else {
                System.out.print(")");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

通過反射機制調(diào)用某個類的方法

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 調(diào)用TestReflect類中的reflect1方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        // Java 反射機制 - 調(diào)用某個類的方法1.
        // 調(diào)用TestReflect的reflect2方法
        method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "張三");
        // Java 反射機制 - 調(diào)用某個類的方法2.
        // age -> 20. name -> 張三
    }
    public void reflect1() {
        System.out.println("Java 反射機制 - 調(diào)用某個類的方法1.");
    }
    public void reflect2(int age, String name) {
        System.out.println("Java 反射機制 - 調(diào)用某個類的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}

通過反射機制操作某個類的屬性

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
    private String proprety = null;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Object obj = clazz.newInstance();
        // 可以直接對 private 的屬性賦值
        Field field = clazz.getDeclaredField("proprety");
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj, "Java反射機制");
        System.out.println(field.get(obj));
    }
}

反射機制的動態(tài)代理

// 獲取類加載器的方法
TestReflect testReflect = new TestReflect();
        System.out.println("類加載器  " + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//定義項目接口
interface Subject {
    public String say(String name, int age);
}
// 定義真實項目
class RealSubject implements Subject {
    public String say(String name, int age) {
        return name + "  " + age;
    }
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object obj = null;
    public Object bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
    }
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object temp = method.invoke(this.obj, args);
        return temp;
    }
}
/**
 * 在java中有三種類類加載器。
 * 
 * 1）Bootstrap ClassLoader 此加載器采用c++編寫，一般開發(fā)中很少見。
 * 
 * 2）Extension ClassLoader 用來進(jìn)行擴(kuò)展類的加載，一般對應(yīng)的是jrelibext目錄中的類
 * 
 * 3）AppClassLoader 加載classpath指定的類，是最常用的加載器。同時也是java中默認(rèn)的加載器。
 * 
 * 如果想要完成動態(tài)代理，首先需要定義一個InvocationHandler接口的子類，已完成代理的具體操作。
 * 
 * @author xsoftlab.net
 * 
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
        String info = sub.say("Rollen", 20);
        System.out.println(info);
    }
}

射機制的應(yīng)用實例

在泛型為Integer的ArrayList中存放一個String類型的對象

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list, "Java反射機制實例。");
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

通過反射取得并修改數(shù)組的信息

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
        System.out.println("數(shù)組類型： " + demo.getName());
        System.out.println("數(shù)組長度  " + Array.getLength(temp));
        System.out.println("數(shù)組的第一個元素: " + Array.get(temp, 0));
        Array.set(temp, 0, 100);
        System.out.println("修改之后數(shù)組第一個元素為： " + Array.get(temp, 0));
    }
}

通過反射機制修改數(shù)組的大小

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
        print(newTemp);
        String[] atr = { "a", "b", "c" };
        String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
        print(str1);
    }
    // 修改數(shù)組大小
    public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
        Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
        return newArr;
    }
    // 打印
    public static void print(Object obj) {
        Class<?> c = obj.getClass();
        if (!c.isArray()) {
            return;
        }
        System.out.println("數(shù)組長度為： " + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

將反射機制應(yīng)用于工廠模式

package net.xsoftlab.baike;
interface fruit {
    public abstract void eat();
}
class Apple implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Apple");
    }
}
class Orange implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Orange");
    }
}
class Factory {
    public static fruit getInstance(String ClassName) {
        fruit f = null;
        try {
            f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return f;
    }
}
/**
 * 對于普通的工廠模式當(dāng)我們在添加一個子類的時候，就需要對應(yīng)的修改工廠類。 當(dāng)我們添加很多的子類的時候，會很麻煩。
 * Java 工廠模式可以參考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 * 
 * 現(xiàn)在我們利用反射機制實現(xiàn)工廠模式，可以在不修改工廠類的情況下添加任意多個子類。
 * 
 * 但是有一點仍然很麻煩，就是需要知道完整的包名和類名，這里可以使用properties配置文件來完成。
 * 
 * java 讀取 properties 配置文件 的方法可以參考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 * 
 * @author xsoftlab.net
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        fruit f = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple");
        if (f != null) {
            f.eat();
        }
    }
}

使用java反射的優(yōu)勢與弊端

反射雖然很靈活，能夠使得寫的代碼，變的大幅精簡，所以在用的時候，一定要注意具體的應(yīng)用場景，反射的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：
（1）能夠運行時動態(tài)獲取類的實例，大大提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。
（2）與Java動態(tài)編譯相結(jié)合，可以實現(xiàn)無比強大的功能

缺點：
（1）使用反射的性能較低
（2）使用反射相對來說不安全
（3）破壞了類的封裝性，可以通過反射獲取這個類的私有方法和屬性

任何事物，都有兩面性，反射的優(yōu)點，也同是就是它的缺點，所以，沒有好與壞，只有最合適的場景。

以上內(nèi)容是否對您有幫助：

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實例助解java定時器設(shè)置及停止的方法 →

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