java反射教程

Posted 2020-11-06 zhizhijiao

什么是反射，为什么它是有用的，以及如何使用它？

1.什么是反射？

“反射通常是JVM中运行的程序需要检测和修改运行时程序的行为的一种能力。”这个概念通常与内省（Introspection）混淆。以下是这两个术语在维基百科中的定义：

1. 内省是指计算机程序在运行时检查对象类型的一种能力，通常也可以称作运行时类型检查。
2. 反射是指计算机程序在运行时可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。

从他们的定义可以看出，内省是反射的一个子集。有些语言支持内省，但不支持反射，如C++。

内省例子：instanceof运算符用于确定一个对象是否属于一个特定的类。

if(obj instanceof Dog){
   Dog d = (Dog)obj;
   d.bark();
}

反射例子：Class.forName()方法通过类或接口的名称（一个字符串和完全限定名）来返回对应Class的对象。forName方法会对类初始化。

// with reflection
Class<?> c = Class.forName("classpath.and.classname");
Object dog = c.newInstance();
Method m = c.getDeclaredMethod("bark", new Class<?>[0]);
m.invoke(dog);

在Java中，更关注于反射而非内省，因为你不能改变一个对象的结构。

2.为什么我们需要反射？

反射能够让我们：

• 运行时检测一个对象所属的类；
• 运行时构造一个类的对象；
• 运行时检测一个类的字段和方法；
• 运行时调用一个对象的任意方法；
• 修改构造函数、方法、字段的访问权限，AccessibleObject的setAccessible(boolean flag)方法；
• 等等

反射是框架中常用的方法。

例如，JUnit通过反射来查找标记为 @Test 注解的方法，并在运行单元测试时调用这些方法。

对于Web框架，产品开发人员在配置文件中定义接口和类的实现。通过使用反射，框架可以快速动态地初始化所需要的类。

例如，Spring框架使用bean的配置，如：

<bean id="someID" class="com.programcreek.Foo">
   <property name="someField" value="someValue" />
</bean>

当Spring上下文处理<bean>元素时，将使用Class.forName(String)与参数"com.programcreek.Foo"来实例化类。然后，它会再次使用反射来得到<property>元素对应的setter方法并设置指定的值。 

相同的机制也用于Servlet web applications：

<servlet>
   <servlet-name>someServlet</servlet-name>
   <servlet-class>com.programcreek.WhyReflectionServlet</servlet-class>
<servlet>

3.如何使用反射？

通过以下几个典型的小例子来学习如何使用反射。

例1：获取对象的类名称。

package myreflection;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionHelloWorld {
   public static void main(String[] args){
        Foo f = new Foo();
        System.out.println(f.getClass().getName());           
   }
}

class Foo {
   public void print() {
        System.out.println("abc");
   }
}

输出：

myreflection.Foo

例2：调用未知对象的方法。

对于下面的代码示例，假象一下对象的类型是未知的。通过使用反射，代码可以使用该对象，并找出对象有一个名为“print”的方法，然后调用它。

package myreflection;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionHelloWorld {
   public static void main(String[] args){
        Foo f = new Foo();

        Method method;
       try {
            method = f.getClass().getMethod("print", new Class<?>[0]);
            method.invoke(f);
       } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
       }
   }
}

class Foo {
   public void print() {
        System.out.println("abc");
   }
}

abc

例3：从Class实例创建对象

 

package myreflection;

public class ReflectionHelloWorld {
   public static void main(String[] args){
       //create instance of "Class"
       Class<?> c = null;
       try{
            c=Class.forName("myreflection.Foo");
       }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
       }

       //create instance of "Foo"
       Foo f = null;

       try {
            f = (Foo) c.newInstance();
       } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
       }

        f.print();
   }
}

class Foo {
   public void print() {
        System.out.println("abc");
   }
}

示例4：获取构造函数和创建实例。

package myreflection;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectionHelloWorld {
   public static void main(String[] args){
       //create instance of "Class"
       Class<?> c = null;
       try{
            c=Class.forName("myreflection.Foo");
       }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
       }

       //create instance of "Foo"
       Foo f1 = null;
        Foo f2 = null;

       //get all constructors
       Constructor<?> cons[] = c.getConstructors();

       try {
            f1 = (Foo) cons[0].newInstance();
            f2 = (Foo) cons[1].newInstance("abc");
       } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
       }

        f1.print();
        f2.print();
   }
}

class Foo {
    String s;

   public Foo(){}

   public Foo(String s){
       this.s=s;
   }

   public void print() {
        System.out.println(s);
   }
}

null
abc

此外，你可以使用Class实例来获取该类实现的接口，父类，声明的字段等。

例5：通过反射来修改数组的大小。

package myreflection;

import java.lang.reflect.Array;

public class ReflectionHelloWorld {
   public static void main(String[] args) {
       int[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
       int[] newIntArray = (int[]) changeArraySize(intArray, 10);
        print(newIntArray);

        String[] atr = { "a", "b", "c", "d", "e" };
        String[] str1 = (String[]) changeArraySize(atr, 10);
        print(str1);
   }

   // change array size
   public static Object changeArraySize(Object obj, int len) {
        Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArray = Array.newInstance(arr, len);

       //do array copy
       int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArray, 0, co);
       return newArray;
   }

   // print
   public static void print(Object obj) {
        Class<?> c = obj.getClass();
       if (!c.isArray()) {
           return;
       }

        System.out.println("\nArray length: " + Array.getLength(obj));

       for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
       }
   }
}

输出：

Array length: 10
1 2 3 4 5 0 0 0 0 0
Array length: 10
a b c d e null null null null null

总结

上面的代码示例仅仅展现了Java反射提供的非常小的一部分功能。阅读这些例子只能让你初识Java反射，你需要在Oracle的官网阅读相关文档来了解更多信息。