java 反射的基本操作

2023-07-22 16:41:34

一、反射的概述
JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.

以上的总结就是什么是反射
反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象
例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。
（其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）
如图是类的正常加载过程：反射的原理在与class对象。
熟悉一下加载的时候：Class对象的由来是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

基本操作如下：

import java.lang.reflect.Constructor;

import java.lang.reflect.Field;

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //获取Class对象的三种方式

        //第一种方式获取Class对象

        Student stu1  = new Student(); //这一new 产生一个Student对象，一个Class对象

        Class stuClass = stu1.getClass();

        System.out.println(stuClass.getName()); // 输出：com.gdut.reflect.Student

        //第二种方式获取Class对象

        Class stuClass2 = Student.class;

        System.out.println(stuClass==stuClass2); // 输出：true

        //第三种方式获取Class对象

        try {

            Class stuClass3 = Class.forName("com.gdut.reflect.Student");//注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名

            System.out.println(stuClass3 == stuClass2);//输出：true

        } catch (ClassNotFoundException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        //通过反射获取构造方法并使用

        //1.加载Class对象

        Class clazz = Class.forName("com.gdut.reflect.Student");

        System.out.println("**********所有公有构造方法*************");

        Constructor[] consArrays = clazz.getConstructors(); //就是构造方式被public修饰的

        for(Constructor c : consArrays) {

            System.out.println(c);

        }

        System.out.println("************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************");

        consArrays = clazz.getDeclaredConstructors(); //就是所有的构造方法，不限制访问权限

        for(Constructor c : consArrays){

            System.out.println(c);

        }

        System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");

        Constructor con = clazz.getConstructor(null);

        //1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型

        //2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。

        System.out.println("con = " + con);

        //调用构造方法

        Object obj = con.newInstance();

        System.out.println("obj = " + obj);

        System.out.println("******************获取私有构造方法，并调用*******************************");

        con = clazz.getDeclaredConstructor(int.class);

        System.out.println(con);

        //调用构造方法

        con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符),没有这条，下面就会报错

        obj = con.newInstance(11);

        // 获取成员变量并调用

        System.out.println("************获取所有公有的字段********************");

        Field[] fieldArray = clazz.getFields();

        for(Field f : fieldArray){

            System.out.println(f);

        }

        System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");

        fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();

        for(Field f : fieldArray){

            System.out.println(f);

        }

        System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");

        Field f = clazz.getField("name");

        System.out.println(f);

        //获取一个对象

        obj = clazz.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();

        //为字段设置值

        f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"

        //验证

        Student stu = (Student)obj;

        System.out.println("验证姓名：" + stu.name);

        System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");

        f = clazz.getDeclaredField("phoneNum");

        System.out.println(f);

        f.setAccessible(true);//暴力反射，解除私有限定

        f.set(obj, "18888889999");

        System.out.println("验证电话：" + stu);

        System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");

        Method[] methodArray = clazz.getMethods();

        for(Method m : methodArray){

            System.out.println(m);

        }

        System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");

        methodArray = clazz.getDeclaredMethods();

        for(Method m : methodArray){

            System.out.println(m);

        }

        System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");

        Method m = clazz.getMethod("show1", String.class);

        System.out.println(m);

        //实例化一个Student对象

        obj = clazz.getConstructor().newInstance();

        m.invoke(obj, "刘德华");

        System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");

        m = clazz.getDeclaredMethod("show4", int.class);

        System.out.println(m);

        m.setAccessible(true);//解除私有限定

        Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参

        System.out.println("返回值：" + result);

    }

}

class Student {

    public String name;

    protected int age;

    char sex;

    private String phoneNum;

    Student(String str) {

        System.out.println("defalut (默认)的构造方法 string = " + str);

    }

    public Student() {

        System.out.println("public 调用了公有、无参构造方法执行了。。。");

    }

    //有一个参数的构造方法

    public Student(char sex){

        System.out.println("public 有一个参数的构造函数 char" + sex);

    }

    public Student(String name ,int age){

        System.out.println("public 有多个参数的构造方法 string："+name+" int："+ age);

    }

    protected Student(boolean n){

        System.out.println("protected 受保护的构造方法 boolean = " + n);

    }

    private Student(int age){

        System.out.println("private 私有的构造方法   int："+ age);

    }

    public void show1(String s){

        System.out.println("public 调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);

    }

    protected void show2(){

        System.out.println("protected 调用了：受保护的，无参的show2()");

    }

    void show3(){

        System.out.println("default 调用了：默认的，无参的show3()");

    }

    private String show4(int age){

        System.out.println("private 调用了，私有的，并且有返回值的，String参数的show4(): age = " + age);

        return "abcd";

    }

    @Override

    public String toString() {

        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex

                + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";

    }

}

反射方法的其它使用之---通过反射越过泛型检查

　　泛型用在编译期，编译过后泛型擦除（消失掉）。所以是可以通过反射越过泛型检查的

ArrayList list1 =new ArrayList();

ArrayList<String> list2 =new ArrayList<String>();

Class c1 = list1.getClass();

Class c2 = list2.getClass();

System.out.println(c1==c2);//结果为true，为什么？？

结果分析：因为反射的操作都是编译之后的操作，也就是运行时的操作，c1==c2返回true，说明编译之后集合的泛型是去泛型化的。

那么我们就可以理解为，Java集合中的泛型，是用于防止错误类型元素输入的，比如在list2中我们add一个int，add(10)就会编译报错，那么这个泛型就可以只在编译阶段有效，通过了编译阶段，泛型就不存在了。可以验证，我们绕过编译，用反射动态的在list2中add一个int是可以成功的，只是这时因为list2中存储了多个不同类型的数据（String型，和int型），就不能用for-each来遍历了，会抛出类型转换错误异常ClassCastException

另一个例子：

import java.lang.reflect.Method;

import java.util.ArrayList;

/*

 * 通过反射越过泛型检查

 *

 * 例如：有一个String泛型的集合，怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值？

 */

public class Demo {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();

        strList.add("aaa");

        strList.add("bbb");

    //    strList.add(100);

        //获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据

        Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象

        //获取add()方法

        Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);

        //调用add()方法

        m.invoke(strList, 100); //不报错哦

        //遍历集合

        for(Object obj : strList){

            System.out.println(obj);

        }

    }

}

console:

aaa

bbb

100

另一篇关于反射：谈谈Java反射机制

写在前面：
什么是java反射机制？我们又为什么要学它？
　　当程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言。我们认为java并不是动态语言，但是它却有一个非常突出的动态相关机制，俗称：反射。
　　IT行业里这么说，没有反射也就没有框架，现有的框架都是以反射为基础。在实际项目开发中，用的最多的是框架，填的最多的是类，反射这一概念就是将框架和类揉在一起的调和剂。所以，反射才是接触项目开发的敲门砖！

一、Class类
什么是Class类？
　　在面向对象的世界里，万事万物皆是对象。而在java语言中，static修饰的东西不是对象，但是它属于类。普通的数据类型不是对象，例如：int a = 5;它不是面向对象，但是它有其包装类 Integer 或者分装类来弥补了它。除了以上两种不是面向对象，其余的包括类也有它的面向对象，类是java.lang.Class的实例化对象（注意Class是大写）。也就是说：
Class A{}
　　当我创建了A类，那么类A本身就是一个对象，谁的对象？java.lang.Class的实例对象。
　　那么这个对象又该怎么表示呢？
我们先看一下下面这段代码：

public class Demo(){

F f=new F();

}

class F{}

　这里的F的实例化对象就可以用f表达出来。同理F类也是一个实例化对象，Class类的实例化对象。我们可以理解为任何一个类都是Class类的实例化对象，这种实例化对象有三种表示方法：

public class Demo(){

F f=new F();

//第一种表达方式

Class c1=F.class;//这种表达方式同时也告诉了我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class

//第二种表达方式

Class c2=f.getClass();//这种表达方式在已知了该类的对象的情况下通过getClass方法获取

//第三种表达方式

Class c3 = null;

try {

c3 = Class.forName("com.text.F");//类的全称

} catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

}

class F{}

以上三种表达方式，c1,c2,c3都表示了F类的类类型，也就是官方解释的Class Type。
那么问题来了：
System.out.println(c1 == c2)? or System.out.println(c1 == c3)?

　答案是肯定的，返回值为ture。这表明不论c1 or c2 or c3都代表了F类的类类型，也就是说一个类只可能是Class类的一个实例对象。
　理解了Class的概念，我们也可以通过类的类类型创建该类的对象实例，用c1 or c2 or c3的newInstance()方法：

Public class Demo1{

try {

Foo foo = (Foo)c1.newInstance();//foo就表示F类的实例化对象

foo.print();

} catch (InstantiationException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IllegalAccessException e) {

e.printStackTrace();

}}

class F{

void print(){

}

}

　这里需要注意的是，c1是F类的类类型，创建出来的就是F类的对象。如果a是A类的类类型，那么创建出来的对象也应该与之对应，属于A类的对象。

二、方法的反射
Class类有一个最简单的方法，getName()：

public class Demo2 {

public static void main(String[] args) {

Class c1 = int.class;//int 的类类型

Class c2 = String.class;//String类的类类型

Class c3 = void.class;

System.out.println(c1.getName());

System.out.println(c2.getName());

System.out.println(c2.getSimpleName());

System.out.println(c3.getName());

}

}

　　getName方法可以打印出该类类型的类名称，我们也可以用getSimpleName()方法可以打印出不包含包名的类的名称。从上面代码可以看出，基本的数据类型以及void关键字都是存在类类型的。
案例：

public class ClassUtil {

public static void printClassMethodMessage(Object obj){

//要获取类的信息》》首先我们要获取类的类类型

Class c = obj.getClass();

//我们知道Object类是一切类的父类，所以我们传递的是哪个子类的对象，c就是该子类的类类型。

//接下来我们要获取类的名称

System.out.println("类的名称是:"+c.getName());

/*

*我们知道，万事万物都是对象，方法也是对象，是谁的对象呢？

* 在java里面，方法是Method类的对象

*一个成员方法就是一个Method的对象，那么Method就封装了对这个成员

*方法的操作

*/

//如果我们要获得所有的方法，可以用getMethods()方法，这个方法获取的是所有的Public的函数，包括父类继承而来的。如果我们要获取所有该类自己声明的方法，就可以用getDeclaredMethods()方法，这个方法是不问访问权限的。

Method[] ms = c.getMethods();//c.getDeclaredMethods()

//接下来我们拿到这些方法之后干什么？我们就可以获取这些方法的信息，比如方法的名字。

//首先我们要循环遍历这些方法

for(int i = 0; i < ms.length;i++){

//然后可以得到方法的返回值类型的类类型

Class returnType = ms[i].getReturnType();

//得到方法的返回值类型的名字

System.out.print(returnType.getName()+" ");

//得到方法的名称

System.out.print(ms[i].getName()+"(");

//获取参数类型--->得到的是参数列表的类型的类类型

Class[] paramTypes = ms[i].getParameterTypes();

for (Class class1 : paramTypes) {

System.out.print(class1.getName()+",");

}

System.out.println(")");

}

}

}

总结思路：
通过方法的反射得到该类的名称步骤：
　　1.获取该类的类类型
　　2.通过类类型获取类的方法（getMethods()）
　　3.循环遍历所获取到的方法
　　4.通过这些方法的getReturnType()得到返回值类型的类类型，又通过该类类型得到返回值类型的名字
　　5.getName()得到方法的名称，getParameterTypes()获取这个方法里面的参数类型的类类型。

三、成员变量的反射
　　首先我们需要认识到成员变量也是对象，是java.lang.reflect.Field类的对象，那么也就是说Field类封装了关于成员变量的操作。既然它封装了成员变量，我们又该如何获取这些成员变量呢？它有这么一个方法：

public class ClassUtil {

public static void printFieldMessage(Object obj){

Class c = obj.getClass();

//Field[] fs = c.getFields();

}

这里的getFields()方法获取的所有的public的成员变量的信息。和方法的反射那里public的成员变量，也有一个获取所有自己声明的成员变量的信息：
Field[] fs = c.getDeclaredFields();

我们得到它之后，可以进行遍历（既然封装了Field的信息，那么我们就可以得到Field类型）

for (Field field : fs) {

//得到成员变量的类型的类类型

Class fieldType = field.getType();

String typeName = fieldType.getName();

//得到成员变量的名称

String fieldName = field.getName();

System.out.println(typeName+" "+fieldName);

}

四、构造函数的反射
　　不论是方法的反射、成员变量的反射、构造函数的反射，我们只需要知道：要想获取类的信息，首先得获取类的类类型。

public static void printConMessage(Object obj){

Class c = obj.getClass();

/*

* 首先构造函数也是对象，是java.lang.Constructor类的对象

* 也就是java.lang. Constructor中封装了构造函数的信息

* 和前面说到的一样，它也有两个方法：

* getConstructors()方法获取所有的public的构造函数

* getDeclaredConstructors()方法得到所有的自己声明的构造函数

*/

//Constructor[] cs = c.getConstructors();

Constructor[] cs = c.getDeclaredConstructors();

for (Constructor constructor : cs) {

//我们知道构造方法是没有返回值类型的，但是我们可以：

System.out.print(constructor.getName()+"(");

//获取构造函数的参数列表》》得到的是参数列表的类类型

Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();

for (Class class1 : paramTypes) {

System.out.print(class1.getName()+",");

}

System.out.println(")");

}

}

五、Class类的动态加载类
如何动态加载一个类呢？
首先我们需要区分什么是动态加载？什么是静态加载？我们普遍认为编译时刻加载的类是静态加载类，运行时刻加载的类是动态加载类。我们举一个例子：

Class A{

Public static void main(String[] args){

if("B".equal(args[0])){

B b=new B();

b.start();

}

if("C".equal(args[0])){

C c=new C();

C.start();

}

}

}

上面这一段代码，当我们在用eclipse或者myeclipse的时候我们并不关心是否能够通过编译，当我们直接在cmd使用javac访问A.java类的时候，就会抛出问题:

A.java：7：错误：找不到符号

B b=new B();

符号:  类B

位置： 类A

A.java：7：错误：找不到符号

B b=new B();

符号:  类B

位置： 类A

A.java：12：错误：找不到符号

C c=new C();

符号:  类C

位置： 类A

A.java：12：错误：找不到符号

C c=new C();

符号:  类C

位置： 类A

4个错误

或许我们理所当然的认为这样应该是错，类B根本就不存在。但是如果我们多思考一下，就会发现B一定用吗？不一定。C一定用吗？也不一定。那么好，现在我们就让B类存在

Class B{

Public static void start(){

System.out.print("B...satrt");

}

}

现在我们就先 javac B.class,让B类先开始编译。然后在运行javac A.class。结果是：

A.java：12：错误：找不到符号

C c=new C();

符号:  类C

位置： 类A

A.java：12：错误：找不到符号

C c=new C();

符号:  类C

位置： 类A

2个错误

　　我们再想，这个程序有什么问题。如果你说没有什么问题？C类本来就不存在啊！那么问题来了B类已经存在了，假设我现在就想用B，我们这个程序用得了吗？答案是肯定的，用不了。那用不了的原因是什么？因为我们这个程序是做的类的静态加载，也就是说new创建对象是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的，可能使用到的类。所以不管你用不用这个类。
　　现在B类是存在的，但是我们这个程序仍然用不了，因为会一直报C类有问题，所以B类我也用不了。那么在实际应用当中，我们肯定需要如果B类存在，B类我就能用，当用C类的时候，你再告诉我错了。如果说将来你有100个类，只要其中一个类出现问题，其它99个类你都用不了。所以这并不是我们想要的。
　　我们想要的就是我用那个类就加载那个类，也就是常说的运行时刻加载，动态加载类。如何实现动态加载类呢？我们可以建这么一个类：

Class All{

Public static void start(){

try{

Class cl= Class.forName(args[0]);

//通过类类型，创建该类的对象

cl.newInstance();

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

}

}

前面我们在分析Class实例化对象的方式的时候，Class.forName("类的全称")，它不仅仅表示了类的类类型，还表示了动态加载类。当我们javac All.java的时候，它不会报任何错误，也就是说在编译的时候是没有错误的。只有当我们具体用某个类的时候，那个类不存在，它才会报错。
如果加载的类是B类，就需要：
B bt = (B) cl.newInstance();

万一加载的是C类呢，可以改成
C ct = (C) cl.newInstance();

但是如果我想用很多的类或者加载很多的类，该怎么办？我们可以统一一个标准，不论C类还是B类或者其他的类，比如定义一个标准
Stand s = (Stand) cl.newInstance();

只要B类和C类都是这个标准的就行了。

Class All{

Public static void start(){

try{

Class cl= Class.forName(args[0]);

//通过类类型，创建该类的对象

Stand s = (Stand) cl.newInstance();

s.start();

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

}

}

interface Stand {

Public void start();

}

现在如果我想要用B类，我们只需要：

Class B implements Stand{

Public void start(){

System.out.print("B...satrt");

}

}

加载B类,编译运行。

javac B.java

javac Stand.java

java Stand B

结果：
B...satrt

如果以后想用某一个类，不需要重新编译，只需要实现这个标准的接口即可。只需要动态的加载新的东西就行了。
这就是动态加载类。

码农公寓

反射方法的其它使用之---通过反射越过泛型检查

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