Java反射的概念和機(jī)制

這篇文章主要講解了“Java反射的概念和機(jī)制”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Java反射的概念和機(jī)制”吧！

1. 什么是反射？

什么是反射？在官方文檔中是這樣說(shuō)的：
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine ormodify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine.
This is a relatively advanced feature and should be used only by developers whohave a strong grasp of the fundamentals of the language.
With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible

翻譯一下：

反射技術(shù)通常被用來(lái)檢測(cè)和改變應(yīng)用程序在 Java 虛擬機(jī)中的行為表現(xiàn)。它是一個(gè)相對(duì)而言比較高級(jí)的技術(shù)，通常它應(yīng)用的前提是開(kāi)發(fā)者本身對(duì)于 Java 語(yǔ)言特性有很強(qiáng)的理解的基礎(chǔ)上。值得說(shuō)明的是，反射是一種強(qiáng)有力的技術(shù)特性，因此可以使得應(yīng)用程序執(zhí)行一些常規(guī)手段無(wú)法企及的目的。

個(gè)人理解：反射是一種很牛x的技術(shù)，使用反射的條件是程序猿是一個(gè)大猿，對(duì)java的特性非常理解。反射的牛逼之處在于他可以完成一些非常規(guī)操作。

舉個(gè)栗子來(lái)說(shuō)明一下：

稍微想了一下，覺(jué)得用煮飯這個(gè)栗子來(lái)說(shuō)明吧，不知道準(zhǔn)不準(zhǔn)確（^,^）。平時(shí)我們?cè)诩依镆话闶怯秒婏堨襾?lái)煮飯的，煮飯的步驟一般是：淘米——>擦干鍋底——>把鍋放到電飯煲里——>合上蓋子，通電，電飯煲工作——>飯煮熟了，可以吃了，但現(xiàn)在有個(gè)需求，我要在煮飯的過(guò)程中加個(gè)雞蛋，這時(shí)怎么解決呢？是不是打開(kāi)正在通電煮飯的電飯煲，然后把雞蛋放進(jìn)去呢？（來(lái)自吃貨的需求^_^）其實(shí)反射就相當(dāng)于剛才加雞蛋的過(guò)程。所以反射很牛逼，他不按常規(guī)套路出牌，在程序運(yùn)行的過(guò)程中搞一些小動(dòng)作，以達(dá)到“吃貨”的目的。補(bǔ)充一下：“淘米——>擦干鍋底——>把鍋放到電飯煲里——>”這個(gè)過(guò)程可以看做編碼編譯過(guò)程，“——>合上蓋子，通電，電飯煲工作”可以看做是程序運(yùn)行過(guò)程，“——>飯煮熟了，可以吃了”可以看做程序運(yùn)行結(jié)束。

2.java中的反射機(jī)制

2.1 反射中常見(jiàn)的類

理解反射機(jī)制時(shí)，首先熟悉一下幾個(gè)類：

1）Class類

Class類實(shí)例表示正在運(yùn)行的Java應(yīng)用程序中的類和接口。Class是普通類、接口、枚舉類、數(shù)組等的抽象，即它們的類型就是Class，它們是Class的實(shí)例。

既然Class代表著類和接口，那么我們可以通過(guò)他的實(shí)例（字節(jié)碼文件）來(lái)獲取對(duì)應(yīng)類或接口的信息，如：注解、修飾符、類型、類的名稱、屬性、方法、構(gòu)造方法、直接父類和子類等，還有可以創(chuàng)建它的實(shí)例，但只能調(diào)用無(wú)參構(gòu)造方法來(lái)創(chuàng)建。

什么看不懂？舉個(gè)栗子，我們都知道，生物可以分為動(dòng)物、植物、微生物和病毒等，而動(dòng)物又有人、喵星人、小狗等，植物、微生物和病毒也一樣。同樣，我們可以類比一下，生物就是Class，動(dòng)物是普通類，植物是接口，微生物是枚舉類、病毒是數(shù)組（枚舉和數(shù)組是特殊的類），而人、喵星人、小狗是我們熟悉的對(duì)象，如圖

這下可整明白了吧，普通類、接口、枚舉、數(shù)組其實(shí)都可以當(dāng)做Class的對(duì)象。

2）Field類

Field表示類的屬性，屬性含有修飾符、類型、屬性名稱和值。所以可以通過(guò)Field的實(shí)例獲取屬性的修飾符、類型、屬性名稱，并且可以修改屬性的值。

3）Method類

Method表示類的成員方法，方法包括注解、修飾符、返回類型、方法名，參數(shù)等。所以可以通過(guò)Method的實(shí)例獲取方法的的信息，如，注解、修飾符、返回類型、方法名并且可以調(diào)用所表示的方法。

4）Constructor類

Constructor表示構(gòu)造方法，可以通過(guò)Constructor的實(shí)例獲取構(gòu)造方法的信息，如，修飾符等，并且可以通過(guò)它來(lái)創(chuàng)建它所在類的的實(shí)例。

5）Modifier類

Modifier表示修飾符，可通過(guò)它來(lái)獲取修飾符的信息，例如何種修飾符等

6）Annotation

Annotation代表注解

以上類都位于java.lang中

2.2 獲取Class對(duì)象的方法

了解了什么是反射后，是不是也想體驗(yàn)一下反射這種騷操作？

想秀操作，首先要獲取Class對(duì)象吧，因?yàn)镃lass對(duì)象是代表著各種類，有了它之后才可以得到類的各種信息。獲取方法如下：

1）通過(guò)object.getClass()

public static void main(String[] args) {
        
        Car car = new Car();
        
        Class clazz = car.getClass();
    }

注意：此方法不適用于int、float等類型

2）通過(guò)(類型名).class、包裝類.Type

public static void main(String[] args) {
        Class clazz = Car.class;
        Class cls1 = int.class;
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3=Iteger.Type
    }

3）通過(guò)Class.forClass(String 類的全限定名）

1 try {
2    Class clz = Class.forName("com.frank.test.Car");
3 } catch (ClassNotFoundException e) {
4    e.printStackTrace();
5 }

采用哪種方法來(lái)獲取，看實(shí)際情況而定。

2.3獲取類信息

有了Class對(duì)象后，就可以獲取類的成員（方法+屬性）、注解和類的修飾符等。上面也說(shuō)了，java中方法用Method類表示、屬性用Field類表示、注解用Annotation類來(lái)表示、修飾符用Modifier類表示。Class類中有對(duì)應(yīng)的方法來(lái)獲取他們。如下：

2.3.1 獲取屬性Field的對(duì)象

//獲取所有的屬性，但不包括從父類繼承下來(lái)的屬性
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException 
//獲取自身的所有的 public 屬性，包括從父類繼承下來(lái)的。
public Field[] getFields() throws SecurityException
//獲取在本類中聲明的指定的屬性，參數(shù)為屬性的名稱
public Field getDeclaredField(String name) 
//獲取指定的公有屬性，包括父類的，參數(shù)為屬性的名稱
public Field getField(String name)

2.3.2 獲取方法Method對(duì)象

//獲取本類聲明指定的的方法，第一個(gè)參數(shù)是方法的名稱，后面的參數(shù)是方法參數(shù)類型的類，
//如獲取setName（String name）方法，getDeclareMethod（“setName”，String.Class）
public Method getDeclaredMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)
//獲取公有的方法，包括父類的
public Method getMethod(String name, Class< ?>... parameterTypes)
//獲取本類中聲明的所有方法
public Method[] getDeclaredMethods()
//獲取所有的公有方法，包括父類的
public Method[] getMethods()

2.3.3 獲取構(gòu)造器Constructor對(duì)象

 //獲取本類中指定的構(gòu)造方法
public ConstructorgetDeclaredConstructor(Class< ?>... parameterTypes)
//獲取指定的公有構(gòu)造方法
public ConstructorgetConstructor(Class< ?>... parameterTypes)
//獲取本類中所有的構(gòu)造方法
public Constructor< ?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException 
//獲取本類中所有的公有構(gòu)造方法
public Constructor< ?>[] getConstructors()

構(gòu)造方法的獲取與普通方法的獲取大致是一樣的。

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

以上的方法都是在Class類中，別傻傻不知道（別問(wèn)我怎么知道的>_>）,然后通過(guò)Class對(duì)象調(diào)用就可以了。

這里只是列舉了常用類信息的的獲取方法，其他信息的獲取方法，看API文檔吧，如注解、類的Class的對(duì)象（額好像有點(diǎn)繞。。。）等.

2.4 獲取類成員信息

上面只是獲取了類的成員所代表類的對(duì)象，我們還要使用他們或者獲取成員的信息（名稱、修飾符等）。因?yàn)橛辛舜沓蓡T的對(duì)象，使用對(duì)象調(diào)用實(shí)例方法就可以了。

2.4.1 Field類

Field類的方法大概可以分為兩種，一種是獲取屬性的信息，另外一種是設(shè)置屬性的值。

第一種：

//返回由此 Field對(duì)象表示的字段的名稱
 String  getName() 
//返回一個(gè) 類對(duì)象標(biāo)識(shí)了此表示的字段的聲明類型 Field對(duì)象。 
Class< ?>  getType() 
//返回由該 Field對(duì)象表示的字段的Java語(yǔ)言修飾符，作為整數(shù)。把整數(shù)作為Modifier的構(gòu)造方法的參數(shù)，就可以獲取該整數(shù)代表的修飾符類的對(duì)象了
int  getModifiers() 
----------------------------------------------------------------
//獲取類型為 int的靜態(tài)或?qū)嵗侄蔚闹担蛲ㄟ^(guò)擴(kuò)展轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為類型 int的另一個(gè)原始類型的值。
int getInt(Object obj) 
//獲取類型為 long的靜態(tài)或?qū)嵗侄蔚闹担蛲ㄟ^(guò)擴(kuò)大轉(zhuǎn)換獲得可轉(zhuǎn)換為類型 long的另一個(gè)基本類型的值。 
long getLong(Object obj) 
......此處省略一堆get**（Object obj）的方法，屬性是什么基本類型，就get什么就行了
14屬性是引用類型，那么就調(diào)用以下方法
//返回該所表示的字段的 Field ，指定的對(duì)象上。  16 Object get(Object obj)

第二種：

//設(shè)置作為一個(gè)字段的值 double指定的對(duì)象上。  
void setDouble(Object obj, double d) 
//設(shè)置作為一個(gè)字段的值 float指定的對(duì)象上。  
void setFloat(Object obj, float f) 
//設(shè)置作為一個(gè)字段的值 int指定的對(duì)象上。
void setInt(Object obj, int i) 
........此處省略一堆set**()方法，屬性是什么基本類型就set什么就行了
屬性是引用類型，那么就調(diào)用以下方法
//將指定對(duì)象參數(shù)上的此 Field對(duì)象表示的字段設(shè)置為指定的新值。
void  set(Object obj, Object value)

注意啦：如果沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限的話，默認(rèn)是不能設(shè)置屬性值的，那??么辦呢？是不是就秀不了操作了？然而，前面也說(shuō)了，反射很牛逼，可以來(lái)一些非常規(guī)操作，
這時(shí)我們調(diào)用Class對(duì)象的setAccessible（true）方法就可以了！
是不是覺(jué)得反射可以很強(qiáng)？
2.4.2 Method類
Method類的方法主要是獲取方法的信息
部分方法：

1 int getModifiers() //返回由該對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的Java語(yǔ)言modifiers 。  
2 String getName() //返回由此 方法對(duì)象表示的方法的名稱，作為 String 。  
3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回一個(gè) Annotation s的數(shù)組數(shù)組，表示由該對(duì)象表示的Executable的形式參數(shù)的聲明順序的 Executable 。  
4 int getParameterCount() //返回由此對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的形式參數(shù)（無(wú)論是顯式聲明還是隱式聲明）的數(shù)量。  
5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一個(gè) 類對(duì)象的數(shù)組， 類以聲明順序表示由該對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的形式參數(shù)類型。

2.4.3 Constructor類
Constructor類的方法主要是獲取構(gòu)方法的信息和創(chuàng)建對(duì)象

獲取方法信息：

1 int getModifiers() //返回由該對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的Java語(yǔ)言modifiers 。  
2 String getName() //以字符串形式返回此構(gòu)造函數(shù)的名稱。  
3 Annotation[][] getParameterAnnotations() //返回的數(shù)組的數(shù)組 Annotation表示的形參進(jìn)行注釋s時(shí)，聲明順序的的 Executable該對(duì)象表示。  
4 int getParameterCount() //返回由此對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的形式參數(shù)（無(wú)論是顯式聲明還是隱式聲明）的數(shù)量。  
5 Class< ?>[] getParameterTypes() //返回一個(gè) 類對(duì)象的數(shù)組， 類以聲明順序表示由該對(duì)象表示的可執(zhí)行文件的形式參數(shù)類型。

創(chuàng)建對(duì)象的方法先不說(shuō)，放到后面去。

2.5 反射創(chuàng)建對(duì)象和調(diào)用方法

2.5.1 創(chuàng)建普通類的對(duì)象

創(chuàng)建普通類的對(duì)象可以分為兩種方法

第一種：調(diào)用Class對(duì)象的方法

4 //首先獲取Class對(duì)象
5 Class clazz=Class.forClass("test.Student");
6 //創(chuàng)建對(duì)象
7 Student stu=(Student)clazz.newInstance();
注：此方法只能創(chuàng)建無(wú)參構(gòu)造函數(shù)的類的對(duì)象

第二種：通過(guò)Constructor的newInstance（）方法

 //首先創(chuàng)建Class對(duì)象
Class clazz=Class.forClass("test.Student");
//獲取想調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)
Constructor constructor=clazz.getConstructor(String.class, int.class);
//調(diào)用Constructor的newInstance（）方法
Student stu=(Student)constructor.newInstance("大王"，20);

2.5.2 創(chuàng)建數(shù)組

數(shù)組本質(zhì)上是一個(gè) Class，而在 Class 中存在一個(gè)方法用來(lái)識(shí)別它是否為一個(gè)數(shù)組。

反射創(chuàng)建數(shù)組是通過(guò) Array.newInstance(T.class,維數(shù)) 這個(gè)方法。

第一個(gè)參數(shù)指定的是數(shù)組內(nèi)的元素類型，后面的是可變參數(shù)，表示的是相應(yīng)維度的數(shù)組長(zhǎng)度限制。

比如，我要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) int[2][3] 的數(shù)組。

1 Int[][]  a=Array.newInstance(Integer.TYPE, 2, 3);

2.5.3 調(diào)用方法

用了上面的方法，就有Class對(duì)象，有方法Method對(duì)象，有實(shí)例，現(xiàn)在已經(jīng)萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)了。

那我們?cè)趺凑{(diào)用方法呢？在Method類有這么一個(gè)方法Object invoke(Object obj, Object... args），object為實(shí)例對(duì)象，args為調(diào)用方法的參數(shù)

來(lái)個(gè)栗子：

Class< ?> c = Class.forName("com.kal01.reflect05.Person");//獲取Class對(duì)象
Person p1 = (Person) c.newInstance();//獲取實(shí)例
Method m3 = c.getDeclaredMethod("test");//獲取方法
m3.setAccessible(true);//當(dāng)沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限時(shí)，設(shè)置一下就可以
m3.invoke(p1);//調(diào)用方法
m3.setAccessible(false);//修改了訪問(wèn)權(quán)限，記得修改回來(lái)

2.6 靜態(tài)加載與動(dòng)態(tài)加載

看到這里是不是有個(gè)疑問(wèn)，反射調(diào)用類的方法好像除了復(fù)雜之外，跟我們平時(shí)調(diào)用沒(méi)什么區(qū)別。何必弄那么花里胡哨？

所以在這里簡(jiǎn)單說(shuō)一下靜態(tài)加載與動(dòng)態(tài)加載。

回想一下之前煮飯的那個(gè)栗子，靜態(tài)加載和動(dòng)態(tài)加載的這個(gè)例子有點(diǎn)相似。

靜態(tài)加載：我們?cè)诔绦蛑惺褂妙悤r(shí)，靜態(tài)加載是要求要使用的類必須要求在編譯的時(shí)候存在，否則編譯器報(bào)錯(cuò)，無(wú)法運(yùn)行程序。編碼時(shí)忘記導(dǎo)包時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這種錯(cuò)誤。

動(dòng)態(tài)加載：利用反射來(lái)加載類（即獲得Class對(duì)象），不要求我們?cè)诰幾g期存在要是用的那個(gè)類，在程序運(yùn)行時(shí)，才去尋找類（可以從jar包，網(wǎng)絡(luò)等尋找），然后把類加載到方法區(qū)中，如果沒(méi)有找到這個(gè)類會(huì)拋出ClassNotFoundException異常。

有圖有真相：

感謝各位的閱讀，以上就是“Java反射的概念和機(jī)制”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Java反射的概念和機(jī)制這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！