Java 虚拟机原理Java 反射原理 ( 反射作用 | 反射用法 )

Posted 2021-09-21 韩曙亮

文章目录

• 一、Java 反射原理
• 二、反射作用
• 三、反射用法

一、Java 反射原理

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Java 反射原理 :

Java 类源码 被 javac 工具 编译成 Class 字节码文件 后 , 加载到 Java 虚拟机 内存中 , Class 字节码数据 会被加载到 运行内存中的 方法区 , 该区域又称为 元空间 ;

参考下图回顾下 JVM 方法区存储内容 : 静态变量 , 常量 , Class 字节码数据 , 永久代对象数据 ;

上图来自博客 【Java 虚拟机原理】垃圾回收算法 ( Java 虚拟机内存分区 | 垃圾回收机制 | 引用计数器算法 | 引用计数循环引用弊端 ) 一、Java 虚拟机内存分区 章节 ;

确定了 Java 虚拟机 在 内存空间 的 方法区 保存 Class 字节码 , 下面讨论 Class 字节码的保存形式 ;

在 方法区 中 , 保存了 字节码信息 , 以 Class 对象形式保存 ;

Java 反射 就是通过拿到 方法区 中的 Class 对象 , 通过该对象获取并访问 Java 类中的 类 , 字段 , 方法 ;

JVM 内存 的 方法区 存放 Student.class 字节码数据 ;

如果使用 new 关键字创建 对象 , 就会在 JVM 内存的 堆区 中存放该对象 ;

如果创建 Student 类型的 局部变量 student , 那么该变量会存放在 线程栈 的 栈帧 中的 局部变量表 中 ; 该局部变量是一个引用类型变量 , 指向 堆区 中 相应对象的内存地址 ;

在 堆区 对象中 , 每个对象都有一个 对象头 , 对象头中存在一个引用 , 指向 方法区 中该对象的 字节码数据 ;

因此这里可以通过 对象 , 获取 Class 类 ;

二、反射作用

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Java 反射最重要的 应用场景 是 框架 , 反射是框架的 " 灵魂 " , 反射的主要特点是 动态 , 可以 反向 对 Class 进行操作 ;

运行时 , 类 , 方法 , 字段 等 , 可能都是 未知的 , 只能在运行时通过反射 , 调用相关的 类 / 方法 / 字段 等 ;

如 : 在设计框架时 , 不知道 业务逻辑 的具体的 实现细节 , 只能在 运行时 才知道要调用的 类信息 , 此时使用反射调用该类 , 动态地反向调用类中的字段 , 方法 ;

三、反射用法

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反射的详细用法 : 【Android 插件化】Hook 插件化框架 ( 反射工具类 | 反射常用操作整理 ) , 在该博客中 , 封装的反射工具类 , 包含了所有可能使用的场景 ;

如 : 反射 类 , 反射获取方法 并 调用方法 , 反射获取字段 并 访问该字段 ( 读写字段值 ) ;

反射工具类 :

package kim.hsl.plugin;

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

/**
 * 封装反射相关逻辑的工具类
 * 该封装类会维持链式调用
 */
public class Reflector {

    /**
     * 反射的类型
     */
    private Class<?> mClass;

    /**
     * 反射针对的实例对象
     * 如获取 Object 某个字段的值
     */
    private Object mCaller;

    /**
     * 反射的字段
     */
    private Field mField;

    /**
     * 反射的方法
     */
    private Method mMethod;

    /**
     * 反射某个类的入口方法
     *
     * @param type 要反射的类
     * @return
     */
    public static Reflector on(Class<?> type) {
        Reflector reflector = new Reflector();
        reflector.mClass = type;
        return reflector;
    }

    /**
     * 反射某个类的入口方法
     *
     * @param className 要反射的类名
     * @return
     */
    public static Reflector on(String className) {
        try {
            return on(Class.forName(className));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 反射某个类的入口方法
     *
     * @param object 反射类对应的实例对象
     * @return
     */
    public static Reflector on(Object object) {
        return on(object.getClass()).with(object);
    }

    /**
     * 设置反射对应的实例对象
     *
     * @param object
     * @return
     */
    public Reflector with(Object object) {
        mCaller = object;
        return this;
    }

    /**
     * 创建 mClass 类型的实例对象
     * @param <T>
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public <T> T newInstance() {
        try {
            return (T) mClass.newInstance();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 反射类中的某个字段
     *
     * @param name 要反射的字段名称
     * @return
     */
    public Reflector field(String name) {
        mField = findField(name);
        mField.setAccessible(true);
        return this;
    }

    /**
     * 查找字段名称
     *      首先在本类中查找
     *          如果找到直接返回字段
     *          如果在本类中没有找到 , 就去遍历它的父类 , 尝试在父类中查找该字段
     *              如果有父类 , 则在父类中查找
     *                  如果在父类中找到 , 返回该字段
     *                  如果在父类中没有找到 , 则返回空
     *              如果没有父类 , 返回空
     *
     * 尽量传具体的正确的类 , 不要传子类
     * @param fieldName
     * @return
     */
    private Field findField(String fieldName) {
        try {
            // 首先在本类中查找 , 如果找到直接返回字段
            return mClass.getDeclaredField(fieldName);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            // 如果在本类中没有找到 , 就去遍历它的父类 , 尝试在父类中查找该字段
            for (Class<?> clazz = mClass; clazz != null; clazz = clazz.getSuperclass()) {
                try {
                    // 如果在父类中找到 , 返回该字段
                    return clazz.getDeclaredField(fieldName);
                } catch (NoSuchFieldException ex) {
                    // 如果在父类中没有找到 , 则返回空
                    return null;
                }
            }
            // 如果没有父类, 则返回空
            return null;
        }
    }

    /**
     * 获取 mCaller 对象中的 mField 属性值
     *
     * @return
     */
    public Object get() {
        try {
            return mField.get(mCaller);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 设置 mCaller 对象中的 mField 属性值
     *
     * @param value
     * @return 链式调用 , 返回 Reflector
     */
    public Reflector set(Object value) {
        try {
            mField.set(mCaller, value);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return this;
    }

    /**
     * 反射类中的某个方法
     *
     * @param name
     * @param args
     * @return
     */
    public Reflector method(String name, Class<?>... args) {
        mMethod = findMethod(name, args);
        mMethod.setAccessible(true);
        return this;
    }

    /**
     * 根据方法名 和 参数名称 , 查找 Method 方法
     *      首先在本类中查找
     *          如果找到直接返回字段
     *          如果在本类中没有找到 , 就去遍历它的父类 , 尝试在父类中查找该字段
     *              如果有父类 , 则在父类中查找
     *                  如果在父类中找到 , 返回该字段
     *                  如果在父类中没有找到 , 则返回空
     *              如果没有父类 , 返回空
     *
     * 尽量传具体的正确的类 , 不要传子类
     * @param name
     * @param args
     * @return
     */
    private Method findMethod(String name, Class<?>... args) {
        try {
            // 首先在本类中查找 , 如果找到直接返回方法
            return mClass.getDeclaredMethod(name, args);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            // 如果在本类中没有找到 , 就去遍历它的父类 , 尝试在父类中查找该方法
            for (Class<?> cls = mClass; cls != null; cls = cls.getSuperclass()) {
                try {
                    // 如果在父类中找到 , 返回该字段
                    return cls.getDeclaredMethod(name);
                } catch (NoSuchMethodException ex) {
                    // 如果在父类中没有找到 , 则返回空
                    return null;
                }
            }
            // 如果没有父类, 则返回空
            return null;
        }
    }

    /**
     * 调用 mCaller 的 mMethod 方法
     *
     * @param args
     * @param <T>
     * @return
     */
    public <T> T call(Object... args) {
        try {
            return (T) mMethod.invoke(mCaller, args);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}