Java程序员都需要懂的「反射」

2022-07-11 20:58:20

前言

只有光头才能变强。

文本已收录至我的GitHub精选文章，欢迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

今天来简单写一下Java的反射。本来没打算写反射这个知识点的，只是不少的读者都问过我：“你的知识点好像缺了反射阿。能不能补一下？”

这周末也有点空了，所以来写写我对反射的简单理解。这篇是入门文章，没有高深的知识点，希望能对新人有帮助。如果文章有错的地方，麻烦在评论区友善评论指出~

Java常用和重要的知识点我都写过（现在已有200+篇技术原创），如果想看的同学，不妨关注我的GitHub，即可获取我的所有原创文章。

一、序言

在学习Java基础的时候，一般都会学过反射。我在初学反射的时候，并不能理解反射是用来干嘛的。学了一些API发现：“明明我自己能直接new一个对象，为什么它要绕一个圈子，先拿到Class对象，再调用Class对象的方法来创建对象呢，这不是多余吗？”

相信很多人在初学反射的时候也都会有这个想法（我就不相信就只有我一个人这么蠢！！）

而且在搜索相关资料的时候，一般也仅仅是讲解反射的一系列API，始终是不了解反射究竟是有什么用，这篇文章来告诉你吧。觉得不错，给我点个赞呗

二、引出Class对象

首先我们来看一段代码：

public class Demo {

    // 自建了一个Student类

    class Student{

    }

    public static void main(String[] args) {

        // 将Object 强转成Student类

        Object o = new Object();

        Student s = (Student) o;

    }

}

我们在IDE编写这一段代码的时候，不会出现任何的错误。但是等我们执行的时候，我们会知道这肯定强转失败了。

那么“Java”（实质上JVM）是怎么知道我们写的强转有没有问题的呢？可以依赖Class对象来协助判断。

如果看过我写JVM的那篇文章的同学应该都知道一个对象的加载过程，如果没看过的同学可以再去看看，顺便在这里给大家复习一下：

一个.java的文件经过javac命令编译成功后，得到一个.class的文件
当我们执行了初始化操作(有可能是new、有可能是子类初始化父类也一同被初始化、也有可能是反射...等)，会将.class文件通过类加载器装载到jvm中
将.class文件加载器加载到jvm中，又分了好几个步骤，其中包括 加载、连接和初始化
其中在加载的时候，会在Java堆中创建一个java.lang.Class类的对象，这个Class对象代表着类相关的信息。

既然说，Class对象代表着类相关的信息，那说明只要类有什么东西，在Class对象我都能找得到。我们打开IDE看看里边的方法：

于是我们可以通过Class对象来判断对象的真正类型。

三、反射介绍

其实反射就是围绕着Class对象和java.lang.reflect类库来学习，就是各种的API

比如上面截图的Method/Field/Constructor这些都是在java.lang.reflect类库下，正是因为这些类库的学习并不难，所以我才一直没写反射的文章。

我并不是说这些API我都能记住，只是这些API教程在网上有非常非常多，也足够通俗易懂了。在入门的时候，其实掌握以下几种也差不多了：

知道获取Class对象的几种途径
通过Class对象创建出对象，获取出构造器，成员变量，方法
通过反射的API修改成员变量的值，调用方法

/*

	下面是我初学反射时做的笔记，应该可以帮到大家，代码我就不贴了。（Java3y你值得关注）

*/

想要使用反射，我先要得到class文件对象，其实也就是得到Class类的对象

Class类主要API：

        成员变量  - Field

        成员方法  - Constructor

        构造方法  - Method

获取class文件对象的方式：

        1：Object类的getClass()方法

        2：数据类型的静态属性class

        3：Class类中的静态方法：public static Class ForName(String className)

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

获取成员变量并使用

        1: 获取Class对象

        2：通过Class对象获取Constructor对象

        3：Object obj = Constructor.newInstance()创建对象

        4：Field field = Class.getField("指定变量名")获取单个成员变量对象

        5：field.set(obj,"") 为obj对象的field字段赋值

如果需要访问私有或者默认修饰的成员变量

        1:Class.getDeclaredField()获取该成员变量对象

        2:setAccessible() 暴力访问

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

通过反射调用成员方法

        1：获取Class对象

        2：通过Class对象获取Constructor对象

        3：Constructor.newInstance()创建对象

        4：通过Class对象获取Method对象  ------getMethod("方法名");

        5: Method对象调用invoke方法实现功能

如果调用的是私有方法那么需要暴力访问

        1: getDeclaredMethod()

        2: setAccessiable();

相信我，去搜索引擎看一会，你就学会了。反射的API并不难学，一般人学不懂反射因为不知道反射究竟能干什么，下面我来讲讲我的讲解。

四、为什么需要反射

在初学Java的时候其实我个人认为还是比较难理解为什么需要反射的，因为没有一定的代码量下，很难理解为什么我要绕一个圈子去搞反射这一套。

我现在认为用反射主要有两个原因：

提高程序的灵活性
屏蔽掉实现的细节，让使用者更加方便好用

我一直在文章中都在强调，学某一项技术之前，一定要理解为什么要学这项技术，所以我的文章一般会花比较长的幅度上讲为什么。

下面我来举几个例子来帮助大家理解

4.1 案例一（JDBC）

相信大家都写过jdbc的代码，我贴一小段，大家回顾一下：

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

//获取与数据库连接的对象-Connetcion

connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/java3y", "root", "root");

//获取执行sql语句的statement对象

statement = connection.createStatement();

//执行sql语句,拿到结果集

resultSet = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");

后来为什么要变成下面这种形式呢？

//获取配置文件的读入流

InputStream inputStream = UtilsDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("db.properties");

Properties properties = new Properties();

properties.load(inputStream);

//获取配置文件的信息

driver = properties.getProperty("driver");

url = properties.getProperty("url");

username = properties.getProperty("username");

password = properties.getProperty("password");

//加载驱动类

Class.forName(driver);

理由很简单，人们不想修改代码。只要存在有变动的地方，我写在配置里边，不香吗？但凡有一天，我的username，password，url甚至是数据库都改了，我都能够通过修改配置的方式去实现。

不需要动我丝毫的代码，改下配置就完事了，这就能提供程序的灵活性。

有人可能会问：“那还是要改啊，我改代码也很快啊，你改配置不也是要改吗”。

其实不一样的，我举个例子：

三歪写了一个JDBC组件，把各种配置都写死在代码上，比如上面的driver/username/数据库连接数等等。现在三歪不干了，要跑路了。
敖丙来接手三歪的代码，敖丙刚开始接手项目，公司说要换数据库。敖丙给领导说：这玩意，我改改配置就好了，几分钟完事。
敖丙找了半天都没找到配置的地方，由于三歪写的代码又臭又烂，找了半天才找到入口和对应的位置。

改代码的风险要比改配置大，即便不知道代码的实现都能通过改配置来完成要做的事。

这种就能通过可配的，其内部很可能就是通过反射来做的。

这里只是说可能，但不全是。有的可配的参数可能就仅仅只是配置，跟反射无关。但上面jdbc的例子，就是通过反射来加载驱动的。

4.2 案例二（SpringMVC）

相信大家学SpringMVC之前都学过Servlet的吧，如果没学过，建议看我的文章再复复习。

我当时学MVC框架的时候给我带来印象最深的是什么，本来需要各种getParameter()，现在只要通过约定好JavaBean的字段名，就能把值填充进去了。

还是上代码吧，这是我们当时学Servlet的现状：

//通过html的name属性，获取到值

String username = request.getParameter("username");

String password = request.getParameter("password");

String gender = request.getParameter("gender");

//复选框和下拉框有多个值，获取到多个值

String[] hobbies = request.getParameterValues("hobbies");

String[] address = request.getParameterValues("address");

//获取到文本域的值

String description = request.getParameter("textarea");

//得到隐藏域的值

String hiddenValue = request.getParameter("aaa");

我们学到SpringMVC的时候是怎么样的：

@RequestMapping(value = "/save")

@ResponseBody

public String taskSave(PushConfig pushConfig) {

     // 直接使用

	   String name= pushConfig.getName();

}

为什么SpringMVC能做到？其实就是通过反射来做的。

相信你也有过的经历：

如果你的JavaBean的属性名跟传递过来的参数名不一致，那就“自动组装”失败了。因为反射只能根据参数名去找字段名，如果不一致，那肯定set不进去了。所以就组装失败了呀~

如果在使用框架的时候，为什么我们往往写上JavaBean，保持字段名与参数名相同，就能“自动”得到对应的值呢。这就是反射的好处。

屏蔽掉实现的细节，让使用者更加方便好用

五、我们写反射的代码多吗？

大部分程序员都是写业务代码的，大部分程序员都是维护老系统的，其实要我们自己写反射的代码的时候，真的不多。

从上面也看出，什么时候会写反射？写我们自己组件/框架的时候。如果想找个地练手一下反射，我觉得自定义注解是一个不错的选择。

因为现在用注解的地方很多，主要是够清晰简单（再也不用对着一堆的XML文件了，哈哈哈哈~）。

我初学的时候写过一段，可以简单参考一下，思路都差不多的哈。下面是使用的效果（使用自定义注解给不同的接口增加权限）

@permission("添加分类")

/*添加分类*/ void addCategory(Category category);

/*查找分类*/

void findCategory(String id);

@permission("查找分类")

/*查看分类*/ List<Category> getAllCategory();

返回一个代理的Service对象来处理自定义注解：

public class ServiceDaoFactory {

    private static final ServiceDaoFactory factory = new ServiceDaoFactory();

    private ServiceDaoFactory() {

    }

    public static ServiceDaoFactory getInstance() {

        return factory;

    }

    //需要判断该用户是否有权限

    public <T> T createDao(String className, Class<T> clazz, final User user) {

        System.out.println("添加分类进来了！");

        try {

            //得到该类的类型

            final T t = (T) Class.forName(className).newInstance();

            //返回一个动态代理对象出去

            return (T) Proxy.newProxyInstance(ServiceDaoFactory.class.getClassLoader(), t.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {

                @Override

                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, PrivilegeException {

                    //判断用户调用的是什么方法

                    String methodName = method.getName();

                    System.out.println(methodName);

                    //得到用户调用的真实方法，注意参数！！！

                    Method method1 = t.getClass().getMethod(methodName,method.getParameterTypes());

                    //查看方法上有没有注解

                    permission permis = method1.getAnnotation(permission.class);

                    //如果注解为空，那么表示该方法并不需要权限，直接调用方法即可

                    if (permis == null) {

                        return method.invoke(t, args);

                    }

                    //如果注解不为空，得到注解上的权限

                    String privilege = permis.value();

                    //设置权限【后面通过它来判断用户的权限有没有自己】

                    Privilege p = new Privilege();

                    p.setName(privilege);

                    //到这里的时候，已经是需要权限了，那么判断用户是否登陆了

                    if (user == null) {

                        //这里抛出的异常是代理对象抛出的，sun公司会自动转换成运行期异常抛出，于是在Servlet上我们根据getCause()来判断是不是该异常，从而做出相对应的提示。

                        throw new PrivilegeException("对不起请先登陆");

                    }

                    //执行到这里用户已经登陆了，判断用户有没有权限

                    Method m = t.getClass().getMethod("findUserPrivilege", String.class);

                    List<Privilege> list = (List<Privilege>) m.invoke(t, user.getId());

                    //看下权限集合中有没有包含方法需要的权限。使用contains方法，在Privilege对象中需要重写hashCode和equals()

                    if (!list.contains(p)) {

                        //这里抛出的异常是代理对象抛出的，sun公司会自动转换成运行期异常抛出，于是在Servlet上我们根据getCause()来判断是不是该异常，从而做出相对应的提示。

                        throw new PrivilegeException("您没有权限，请联系管理员！");

                    }

                    //执行到这里的时候，已经有权限了，所以可以放行了

                    return method.invoke(t, args);

                }

            });

        } catch (Exception e) {

            new RuntimeException(e);

        }

        return null;

    }

}

最后

这篇反射跟网上的文章不太一样，网上的反射一般都是介绍反射的API如何使用。如果你觉得还不错，给我点赞吧

码农公寓

前言