Java 反射是什么？

Posted 2021-05-15 努力做一个伪程序员

一.概念

反射就是把Java的各种成分映射成相应的Java类。

Class类的构造方法是private，由JVM创建。

反射是java语言的一个特性，它允程序在运行时（注意不是编译的时候）来进行自我检查并且对内部的成员进行操作。

例如它允许一个java的类获取他所有的成员变量和方法并且显示出来。Java 的这一能力在实际应用中也许用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。

例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。（来自Sun）

JavaBean 是 reflection 的实际应用之一，它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过 reflection 动态的载入并取得 Java 组件(类) 的属性。

反射是从1.2就有的，后面的三大框架都会用到反射机制,涉及到类"Class",无法直接new CLass()，其对象是内存里的一份字节码.

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。

基本的 Java类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void 也表示为 Class 对象。Class 没有公共构造方法。

Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

Person p1 = new Person();
//下面的这三种方式都可以得到字节码
CLass c1 = Date.class();
p1.getClass();
//若存在则加载，否则新建,往往使用第三种,类的名字在写源程序时不需要知道，到运行时再传递过来
Class.forName("java.lang.String");

Class.forName()字节码已经加载到java虚拟机中，去得到字节码；java虚拟机中还没有生成字节码 用类加载器进行加载，加载的字节码缓冲到虚拟机中。

考虑下面这个简单的例子，让我们看看 reflection 是如何工作的。

import java.lang.reflect.*;

public class DumpMethods {
   public static void main(String args[]) {
      try {
           Class c = Class.forName("java.util.Stack");

           Method m[] = c.getDeclaredMethods();

           for (int i = 0; i < m.length; i++)
               System.out.println(m[i].toString());
      }
      catch (Throwable e){
            System.err.println(e);
      }
   }
}

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。这个程序使用 Class.forName 载入指定的类，

然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。

以下示例使用 Class 对象来显示对象的类名：

void printClassName(Object obj) {
       System.out.println("The class of " + obj +
                     " is " + obj.getClass().getName());
}

还可以使用一个类字面值（JLS Section 15.8.2）来获取指定类型（或 void）的 Class 对象。例如：

System.out.println("The name of class Foo is: "+Foo.class.getName());

在没有对象实例的时候，主要有两种办法。

//获得类类型的两种方式
Class cls1 = Role.class;
Class cls2 = Class.forName("yui.Role");

注意第二种方式中，forName中的参数一定是完整的类名（包名+类名），并且这个方法需要捕获异常。

现在得到cls1就可以创建一个Role类的实例了，利用Class的newInstance方法相当于调用类的默认的构造器。

Object o = cls1.newInstance();
//创建一个实例
//Object o1 = new Role();   //与上面的方法等价

二.常用方法

1. isPrimitive(判断是否是基本类型的字节码)

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String str = "abc";
        Class cls1 = str.getClass();
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3 = null;//必须要加上null
        try {
            cls3 = Class.forName("java.lang.String");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(“”cls1==cls2);
        System.out.println(cls1==cls3);
        System.out.println(cls1.isPrimitive());
        System.out.println(int.class.isPrimitive());//判定指定的 Class 对象是否表示一个基本类型。
        System.out.println(int.class == Integer.class);
        System.out.println(int.class == Integer.TYPE);
        System.out.println(int[].class.isPrimitive());
        System.out.println(int[].class.isArray());
    }
}

true true false true false true false true

2. getConstructor和getConstructors()

java中构造方法没有先后顺序，通过类型和参数个数区分。

public class TestReflect {    
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException {        
        // TODO Auto-generated method stub       
        String str = "abc";        
        System.out.println(String.class.getConstructor(StringBuffer.class));    
    }
}

3. Filed类代表某一类中的一个成员变量。

import java.lang.reflect.Field;

public class TestReflect {    
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, 

                                                  NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {                      

           ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4);        
           Field fieldx = rp1.getClass().getField("x");//必须是x或者y        
           System.out.println(fieldx.get(rp1));        
           /* private的成员变量必须使用getDeclaredField，并setAccessible(true),否则看得到拿不到*/        
           Field fieldy = rp1.getClass().getDeclaredField("y");        
           fieldy.setAccessible(true);//暴力反射        
           System.out.println(fieldy.get(rp1));    
          }
}
class ReflectPointer {    
      public int x = 0;   
      private int y = 0;    
      public ReflectPointer(int x,int y) {
          //alt + shift +s相当于右键source        
          super();        
          // TODO Auto-generated constructor stub       
          this.x = x;        
          this.y = y;   
      }
}

三.典型例题

1. 将所有String类型的成员变量里的b改成a。

import java.lang.reflect.Field;

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args)
        throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException,
            IllegalArgumentException, Exception {
        ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3, 4);
        changeBtoA(rp1);
        System.out.println(rp1);
    }

    private static void changeBtoA(Object obj)
        throws RuntimeException, Exception {
        Field[] fields = obj.getClass().getFields();

        for (Field field : fields) {
            //if(field.getType().equals(String.class))           
            //由于字节码只有一份,用equals语义不准确            
            if (field.getType() == String.class) {
                String oldValue = (String) field.get(obj);
                String newValue = oldValue.replace(\'b\', \'a\');
                field.set(obj, newValue);
            }
        }
    }
}

class ReflectPointer {
    private int x = 0;
    public int y = 0;
    public String str1 = "ball";
    public String str2 = "basketball";
    public String str3 = "itcat";

    public ReflectPointer(int x, int y) {
        //alt + shift +s相当于右键source        
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub        
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "ReflectPointer [str1=" + str1 + ", str2=" + str2 + ", str3=" + str3 + "]";
    }
}

2. 写一个程序根据用户提供的类名，调用该类的里的main方法

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args)
        throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException,
            IllegalArgumentException, Exception {
        String str = args[0];
        /* 这样会数组角标越界,因为压根没有这个字符数组, 需要右键在run as-configurations-arguments里输入b.Inter（完整类名）*/
        Method m = Class.forName(str).getMethod("main", String[].class);
        //下面这两种方式都可以,main方法需要一个参数        
        m.invoke(null, new Object[] { new String[] { "111", "222", "333" } });
        m.invoke(null, (Object) new String[] { "111", "222", "333" }); //这个可以说明，数组也是Object        
        /* m.invoke(null, new String[]{"111","222","333"}); 这个不可以,因为java会自动拆包*/
    }
}

class Inter {
    public static void main(String[] args) {
        for (Object obj : args) {
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

3. 模拟 instanceof 操作符

class S {
}

public class IsInstance {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class cls = Class.forName("S");
            boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37));
            System.out.println(b1);

            boolean b2 = cls.isInstance(new S());
            System.out.println(b2);
        } catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
        }
    }
}

在这个例子中创建了一个S 类的 Class 对象，然后检查一些对象是否是S的实例。Integer(37) 不是，但 new S()是。

四.Method类

代表类（不是对象）中的某一方法。

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/*
 * 人在黑板上画圆，涉及三个对象,画圆需要圆心和半径，但是是私有的，画圆的方法
 * 分配给人不合适。
 *
 * 司机踩刹车，司机只是给列车发出指令，刹车的动作还需要列车去完成。
 *
 * 面试经常考面向对象的设计，比如人关门，人只是去推门。
 *
 * 这就是专家模式：谁拥有数据，谁就是专家,方法就分配给谁
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) 

       throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, 

           IllegalArgumentException, Exception {
        String str = "shfsfs";
        //包开头是com表示是sun内部用的，java打头的才是用户的
        Method mtCharAt = String.class.getMethod("charAt", int.class);
        Object ch = mtCharAt.invoke(str,1);//若第一个参数是null，则肯定是静态方法
        System.out.println(ch);
        System.out.println(mtCharAt.invoke(str, new Object[]{2}));//1.4语法
    }
}

五.数组的反射

Array工具类用于完成数组的反射操作。

同类型同纬度有相同的字节码。

int.class和Integer.class不是同一份字节码，Integer.TYPE，TYPE代表包装类对应的基本类的字节码 int.class==Integer.TYPE。

import java.util.Arrays;

/*
 * 从这个例子看出即便字节码相同但是对象也不一定相同,根本不是一回事
 *
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args)
        throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException,
            IllegalArgumentException, Exception {
        int[] a = new int[3];
        int[] b = new int[] { 4, 5, 5 }; //直接赋值后不可以指定长度，否则ＣＥ
        int[][] c = new int[3][2];
        String[] d = new String[] { "jjj", "kkkk" };
        System.out.println(a == b); //false
        System.out.println(a.getClass() == b.getClass()); //true
        //System.out.println(a.getClass()==d.getClass());    //比较字节码a和cd也没法比

        System.out.println(a.getClass()); //输出class [I
        System.out.println(a.getClass().getName()); //输出[I,中括号表示数组，I表示整数

        System.out.println(a.getClass().getSuperclass()); //输出class java.lang.Object
        System.out.println(d.getClass().getSuperclass()); //输出class java.lang.Object

        //由于父类都是Object,下面都是可以的
        Object obj1 = a; //不可是Object[]
        Object obj2 = b;
        Object[] obj3 = c; //基本类型的一位数组只可以当做Object，非得还可以当做Object[]
        Object obj4 = d;

        //注意asList处理int[]和String[]的区别
        System.out.println(Arrays.asList(b)); //1.4没有可变参数，使用的是数组,[[I@1bc4459]
        System.out.println(Arrays.asList(d)); //[jjj, kkkk]
    }
}