Java-反射机制（超详解）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java-反射机制（超详解）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
Java反射机制概述
前言
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也许一个人独行，可以走的很快，但是一群人结伴而行，才能走的更远！让我们在成长的道路上互相学习，欢迎关注！
一、Java反射机制概述
1. Java Reflection
（1）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ReflectionAPI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。
（2）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。
2. 动态语言 vs 静态语言
（1）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。
主要动态语言：Object-C、C#、javascript、php、Python、Erlang。
（2）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。 Java的动态性让编程的时候更加灵活！
（3）Java反射机制研究及应用
⭕ Java反射机制提供的功能
- 在运行时判断任意一个对象所属的类
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时获取泛型信息 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
- 在运行时处理注解 生成动态代理
⭕ 反射相关的主要API
- 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类的理解
1. 类的加载过程
1.1 初步了解
⭕ 程序经过
javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。
⭕ 换句话说，
Class的实例就对应着一个运行时类。
⭕ 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。
1.2 类的加载过程图解
当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
⭕ 类的加载：将
class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的过程需要类加载器参与。
⭕ 类的链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。
● 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题
● 准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存 都将在方法区中进行分配。
● 解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。
⭕ 类的初始化：
● 执行类构造器【clinit】()方法的过程。类构造器【clinit】()方法是由编译期自动收集类中 所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信 息的，不是构造该类对象的构造器）。
● 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类 的初始化。
● 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。
public class ClassLoadingTest
public static void main(String[] args)
System.out.println(A.m);
class A
static m = 300;
static int m = 100;
//第二步：链接结束后m=0
//第三步：初始化后，m的值由<clinit>()方法执行决定
// 这个A的类构造器<clinit>()方法由类变量的赋值和静态代码块中的语句按照顺序合并产生，类似于
// <clinit>()
// m = 300;
// m = 100;
//
1.3 了解：什么时候会发生类初始化？
⭕ 类的主动引用（一定会发生类的初始化）
- 当虚拟机启动，先初始化
main方法所在的类new一个类的对象- 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
- 使用
java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用- 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类
⭕ 类的被动引用（不会发生类的初始化）
- 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化
- 当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
- 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
- 引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）
1.4 类加载器的作用
⭕ 类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为 方法区中类数据的访问入口。
⭕ 类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器 中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。
1.5 JVM中不同类型的类的加载器
1.6 代码演示
⭕ 不同类型的类的加载器：
@Test
public void test1()
//对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2:系统类加载器
//调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@279f2327：扩展类加载器
//调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
//引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
System.out.println(classLoader2);//null
ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader3);//null
⭕ 使用系统类加载器读取
Properties配置文件。
/*
Properties：用来读取配置文件。
*/
@Test
public void test2() throws Exception
Properties pros = new Properties();
//此时的文件默认在当前的module下。
//读取配置文件的方式一：
// FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
// FileInputStream fis = new FileInputStream("src\\\\jdbc1.properties");
// pros.load(fis);
//读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
//配置文件默认识别为：当前module的src下
ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
pros.load(is);
String user = pros.getProperty("user");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);
2. 何为Class类？
⭕
Class类在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承：
public final Class getClass()
以上的方法返回值的类型是一个
Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。
⭕ 对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，
JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。
一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitivetype/void/[])的有关信息。
⭕
Class本身也是一个类
⭕
Class对象只能由系统建立对象
⭕ 一个加载的类在
JVM中只会有一个Class实例
⭕ 一个Class对象对应的是一个加载到
JVM中的一个.class文件
⭕ 每个类的实例都会记得自己是由哪个
Class实例所生成
⭕ 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Reflection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
3. Class类的常用方法方法
| 方法名 | 功能说明 |
|---|---|
static Class forName(String name) | 返回指定类名 name 的 Class 对象 |
Object newInstance() | 调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例 |
getName() | 返回此Class对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或void）名称 |
Class getSuperClass() | 返回当前Class对象的父类的Class对象 |
Class [] getInterfaces() | 获取当前Class对象的接口 |
ClassLoader getClassLoader() | 返回该类的类加载器 |
Class getSuperclass() | 返回表示此Class所表示的实体的超类的Class |
Constructor[] getConstructors() | 返回一个包含某些Constructor对象的数组 |
Field[] getDeclaredFields() | 返回Field对象的一个数组 |
Method getMethod(String name,Class … paramTypes) | 返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType |
3. 哪些类型可以有Class对象？
（1）class： 外部类，成员(成员内部类，静态内部类)，局部内部类，匿名内部类
（2）interface：接口
（3）[]：数组
（4）enum：枚举
（5）annotation：注解@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void
三、获取Class类实例的四种方法
1. 调用运行时类的属性：.class
前提：若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠， 程序性能最高
示例：Class clazz1 = String.class;
2. 通过运行时类的对象,调用getClass()
前提：已知某个类的实例，调用该实例的
getClass()方法获取Class对象
示例：Class clazz = “www.atguigu.com”.getClass();
3.调用Class的静态方法：forName(String classPath)
前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过
Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException
示例：Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);
4. 使用类的加载器：ClassLoader
示例：
ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);
5. 代码演示
@Test
public void test1() throws ClassNotFoundException
//方式一：调用运行时类的属性：.class
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);//class com.jiaying.java1.Person
//方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
Person p1 = new Person();
Class clazz2 = p1.getClass();
System.out.println(clazz2);//class com.jiaying.java1.Person
//方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
Class clazz3 = Class.forName("com.jiaying.java1.Person");
Class clazz5 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(clazz3);//class com.jiaying.java1.Person
System.out.println(clazz5);//class java.lang.String
System.out.println(clazz1 == clazz2);//true
System.out.println(clazz1 == clazz3);//true
//方式四：使用类的加载器：ClassLoader (了解)
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.jiaying.java1.Person");
System.out.println(clazz4);//class com.jiaying.java1.Person
System.out.println(clazz1 == clazz4);//true
四、 创建运行时类的对象
1. 引入
⭕ 有了Class对象，能做什么？
创建类的对象：调用
Class对象的newInstance()方法
要求：
- 类必须有一个无参数的构造器。
- 类的构造器的访问权限需要足够。
⭕ 难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？
不是！只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。
步骤如下：
- 通过
Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器- 向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。
- 通过
Constructor实例化对象。
2. 语法步骤
（1）根据全类名获取对应的
Class对象
String name = “atguigu.java.Person";
Class clazz = null;
clazz = Class.forName(name);
（2）调用指定参数结构的构造器，生成
Constructor的实例
Constructor con = clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);
（3）通过
Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性
Person p2 = (Person) con.newInstance("Peter",20);
System.out.println(p2);
3. 代码演示
@Test
public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException
Class<Person> clazz = Person.class;
/*
newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。
要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
1.运行时类必须提供空参的构造器
2.空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public。
在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：
1.便于通过反射，创建运行时类的对象
2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器
*/
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
4. 体会反射的动态性
//体会反射的动态性
@Test
public void test2()
for(int i = 0;i < 100;i++)
int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
String classPath = "";
switch(num)
case 0:
classPath = "java.util.Date";
break;
case 1:
classPath = "java.lang.Object";
break;
case 2:
classPath = "com.atguigu.java.Person";
break;
try
Object obj = getInstance(classPath);
System.out.println(obj);
catch (Exception e)
e.printStackTrace();
/*
创建一个指定类的对象。
classPath:指定类的全类名
*/
public Object getInstance(String classPath) throws Exception
Class clazz = Class.forName(classPath);
return clazz.newInstance();
五、获取运行时类的完整结构
提供具有丰富内容的Person类
//接口
public interface MyInterface
void info();
//注解
@Target(TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation
String value() default "hello";
//父类
public class Creature<T> implements Serializable
private char gender;
public double weight;
private void breath()
System.out.println("生物呼吸");
public void eat()
System.out.println("生物吃东西");
//Person类
@MyAnnotation(value="hi")
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<String>,MyInterface
private String name;
int age;
public int id;
public Person()
@MyAnnotation(value="abc")
private Person(String name)
this.name = name;
Person(String name,int age)
this.name = name;
this.age = age;
@MyAnnotation
private String show(String nation)
System.out.println("我的国籍是：" + nation);
return nation;
public String display(String interests,int age) throws NullPointerException,ClassCastException
return interests + age;
@Override
public void info()
System.out.println("我是一个人");
@Override
public int compareTo(String o)
return 0;
private static void showDesc()
System.out.println("我是一个可爱的人");
@Override
public String toString()
return "Person" +
"name='" + name + '\\'' +
", age=" + age +
", id=" + id +
'';
1. 获取当前运行时类的属性结构
| 方法 | 作用 |
|---|---|
public Field[] getFields() | 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field |
public Field[] getDeclaredFields() | 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field |
- Field方法中：
| 方法 | 作用 |
|---|---|
public int getModifiers() | 以整数形式返回此Field的修饰符 |
public Class<?> getType() | 得到Field的属性类型 |
public String getName() | 返回Field的名称 |
@Test
public void test1()
Class clazz = Person.class;
//获取属性结构
//getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
Field[] fields = clazz.getFields();
for(Field f : fields)
System.out.println(f);
System.out.println();
//getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields)
System.out.println(f);
//权限修饰符 数据类型 变量名
@Test
public void test2()
Class clazz = Person.class;
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields)
//1.权限修饰符
int modifier = f.getModifiers();
System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\\t");
//2.数据类型
Class type = f.以上是关于Java-反射机制（超详解）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章