反射

小胡哥2024/12/19大约 6 分钟

反射

一、Java反射机制概述

1.1、概述

Reflection(反射)是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)，这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。
正常的方式：引入需要的全类名 -> 通过new实例化 -> 取得实例化对象
反射方式：实例化对象 -> 反射相关API -> 得到完整的全类名
关于动态语言和静态语言：
动态语言，是一类在运行时可以改变其结构的语言。例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。例如：Python、JavaScript、C#
静态语言，与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、 C++。
Java不是动态语言，但Java可以称之为准动态语言。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。

1.2、反射的应用

在框架开发中，都是基于配置文件开发。
在配置文件中配置了类，可以通过反射得到类中的所有内容，可以通过这些内容实现对象的创建，属性的修改，方法的调用。
类中的所有内容：
属性
构造方法
无参构造方法
有参构造方法
普通方法

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private String addr;

    //默认构造方法
    //带参数的构造方法
	//get和set

    public void run() {
        System.out.println("run...");
    }
}

public class MyTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Person person = new Person();
        //调用对象的方法
        person.run();
    }
}

public class MyTest2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class类的对象
        Class c1 = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        //通过默认方法创建Person对象
        Object o = c1.newInstance();
        //获取Method
        Method run = c1.getMethod("run", null);
        //执行run方法
        run.invoke(o, null);
    }
}

1.3、反射涉及的类

java.lang.Class：代表一个类
java.lang.reflect.Method：代表类的方法
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器

二、`Class`类及反射的原理

Class本身也是一个类，一个加载的类在JVM中只会有一个Class对象，一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件。
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构。Class类是反射的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象。

三、反射相关操作

3.1、获取`Class`类的实例(重点)

类名.class效率最高
对象.getClass
Class.forName("全类名")可能出现异常

public class MyTest3 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取Class类对象的三种方式
        //类名.class
        Class<Person> c1 = Person.class;
        System.out.println(c1);

        //对象.getClass() getClass()是Object类中的方法
        Person p = new Person();
        Class<? extends Person> c2 = p.getClass();
        System.out.println(c2);

        //Class.forName(全类名)
        Class<?> c3 = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        System.out.println(c3);

        System.out.println(c1 == c2);
        System.out.println(c2 == c3);
    }
}

哪些类型可以有Class对象：
class类
interface接口
[]数组
enum枚举
annotation注解
基本数据类型
void

3.2、创建对象(重点)

要创建类的对象，可以new，不使用new，如何创建？

3.2.1、操作无参数的构造方法

Object newInstance() ：调用默认构造函数，返回该Class对象的一个实例

public class MyTest4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        //操作默认的构造方法创建对象
        Object o = c.newInstance();
        //判断o是否是Person类的对象
        System.out.println(o instanceof Person);

        Person p = (Person)o;
        p.run();
    }
}

3.2.2、操作有参数的构造方法

Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：取得本类的指定形参类型的构造器

public class MyTest5 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        //获取有参的构造方法
        Constructor<?> constructor = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
        //调用有参的构造方法创建对象
        Object o = constructor.newInstance("zs", 12, "qd");
        //判断o是否是Person类的对象
        System.out.println(o instanceof Person);

        Person p = (Person)o;
        p.run();
    }
}

3.3、获取运行时类的指定结构(重点)

3.3.1、获取属性

在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。
通过Class类的对象获取Field：
public Field getField(String name)：返回此Class对象表示的类或接口的指定的public的Field；
public Field getDeclaredField(String name)：返回此Class对象表示的类或接口的指定的Field。
在Field中：
public Object get(Object obj)：取得指定对象obj上此Field的属性内容；
public void set(Object obj,Object value)：设置指定对象obj上此Field的属性内容。

public class MyTest6 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        //操作默认的构造方法创建对象
        Object o = c.newInstance();
        //判断o是否是Person类的对象
        System.out.println(o instanceof Person);

        //获取属性Field
        Field name = c.getDeclaredField("name");
        //设置允许访问
        name.setAccessible(true);
        //设置属性
        name.set(o, "Tom");
        System.out.println(o);
    }
}

3.3.2、获取方法

public class MyTest7 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("com.qfedu.test17.Person");
        //操作默认的构造方法创建对象
        Object o = c.newInstance();
        //判断o是否是Person类的对象
        System.out.println(o instanceof Person);

        Method method = c.getDeclaredMethod("run", null);
        //执行方法
        method.invoke(o,null);
    }
}

3.3.3、综合案例

创建配置文件，设置类和要运行的方法，通过反射的方式运行配置文件中的方法

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class MyTest8 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //加载并解析配置文件
        Properties prop = new Properties();
        prop.load(new FileInputStream("a.properties"));

        String myclass = prop.getProperty("myclass");
        String mymethod = prop.getProperty("mymethod");

        //System.out.println(myclass);
        //System.out.println(mymethod);

        //获取Class类的对象
        Class<?> c = Class.forName(myclass);
        //创建Class类的对象的实例对象
        Object o = c.newInstance();
        //获取Method
        Method method = c.getMethod(mymethod, null);
        //执行method
        method.invoke(o,null);
    }
}

配置文件

myclass=com.qfedu.test17.Person
mymethod=run

3.4、获取运行时类的完整结构

完整结构包括的内容：
实现的全部接口
所继承的父类
全部的构造器
全部的方法
全部的Field
获取实现的全部接口：
public Class[] getInterfaces()：获取此对象所表示的类或接口实现的接口
获得所继承的父类：
public Class getSuperclass()
获取全部的构造方法：
public Constructor[] getConstructors()
public Constructor[] getDeclaredConstructors()
获取全部的方法：
public Method[] getDeclaredMethods()
public Method[] getMethods()
获取全部的Field：
public Field[] getFields()
public Field[] getDeclaredFields()