细说java系列之反射

Posted 2020-10-16 Simple is Awesome

什么是反射

反射机制允许在Java代码中获取被JVM加载的类信息，如：成员变量，方法，构造函数等。
在Java包java.lang.reflect下提供了获取类和对象反射信息的相关工具类和接口，如：Field，Method，Constructor等。

使用反射可以做什么事情

反射通常被用于需要检查或修改应用程序运行时行为的编程中，它是一个非常有用的技术。
具体来讲，可以在如下场景中使用反射机制：

• 功能扩展，应用程序可以通过反射创建一个具备完整限定名的类实例，从而使用一个外部的用户自定义的类。
• 在可视化的开发环境中浏览类信息，其实在eclipse中通过快捷键Ctrl + O显示的类信息就是利用反射机制实现的。
• 用于程序调试器和测试工具

反射的缺点

虽然反射机制可以增强应用程序的功能和使用场景，但并非在任何情况下都适合使用的，因为反射机制本身存在一些固有的缺点。

1. 性能损耗，反射需要动态解析类型，相比起不使用反射的情况是存在性能损耗的，所以在性能比较敏感或重要的应用程序中不要使用反射。
2. 安全限制，反射需要的运行时权限在安全管理器（SecurityManager）下是被禁止的，比Applet程序中。
3. 类结构被暴露，由于反射允许在非反射代码中执行一些非法操作，打破了Java原本的抽象模型，可能会影响到平台的行为与升级。

应用实践

/**
 * 利用反射机制获取被JVM加载的类信息，实例化类对象。
 * @desc org.chench.test.java.UserReflector
 * @author [e-mail]
 * @date 2017年11月30日
 */
public class UserReflector {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String className = "org.chench.test.java.User";
		
		// 通过类的完整限定名获取其Class对象
		Class<?> userClass = Class.forName(className);
		
		// 使用反射机制获取类的构造函数列表
		Constructor[] constructorArr =  userClass.getConstructors();
		for(Constructor constructor : constructorArr) {
			// 构造函数的名称
			String name = constructor.getName();
			System.out.println("constructor name: " + name);
			
			// 构造函数的参数个数
			int count = constructor.getParameterCount();
			System.out.println("constructor parameter count: " + count);
			
			// 构造函数的参数列表
			Parameter[] parameters = constructor.getParameters();
			for(Parameter parameter : parameters) {
				// 获取参数类型
				Class<?> parameterType = parameter.getType();
				// 获取参数名
				String parameterName = parameter.getName();
				System.out.println(parameterName + " Type: " + parameterType);
			}
			
			// 通过构造函数实例化类对象
			if(count <= 0) {
				User user =	(User) constructor.newInstance();
				System.out.println("user instance: " + user);
			}else if(count == 1) {
				User user = (User) constructor.newInstance(new Object[] {"Zhang San"});
				System.out.println("user instance: " + user);
			}else if(count == 2) {
				User user = (User) constructor.newInstance(new Object[] {"Li Si", 26});
				System.out.println("user instance: " + user);
			}
			System.out.println("----------");
		}
		
		// 使用反射机制获取类的成员变量
		Field[] fields = userClass.getDeclaredFields();
		for(Field field : fields) {
			// 变量类型
			Class<?> fieldType = field.getType();
			// 变量名称
			String fieldName =	field.getName();
			// 变量修饰符,private：2，public:1, protected: 4，默认类型: 0
			int fieldModifier = field.getModifiers();
			System.out.println("field info, name: " + fieldName + ", type: " + fieldType + ", modifier: " + fieldModifier);
		}
		
		// 使用反射机制获取类的方法
		Method[] methods = userClass.getDeclaredMethods();
		for(Method method : methods) {
			// 方法返回值类型
			Class<?> returnType = method.getReturnType();
			// 方法名
			String methodName = method.getName();
			// 方法参数个数
			int count = method.getParameterCount();
			System.out.println("method info, name: " + methodName + ", return type: " + returnType + ", parameter count: " +count);
		}
	}
}

实际上，在应用编程中使用反射机制最多的场景主要是如下2个方面：

1. 在注解解析器中通过反射获取类，方法或成员变量的注解信息。
2. 在动态代理类中使用反射机制调用方法执行。

【参考】
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/TOC.html