Java反射机制详解

Posted 2020-10-26 caomeipiper

     Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。

1、关于Class

    1、Class是一个类，一个描述类的类（也就是描述类本身），封装了描述方法的Method，描述字段的Filed，描述构造器的Constructor等属性
    2、对象照镜子后（反射）可以得到的信息：某个类的数据成员名、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。
    3、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类的有关信息。
    4、Class 对象只能由系统建立对象
    5、一个类在 JVM 中只会有一个Class实例

 

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1. package com.java.reflection;  
2.   
3. public class Person {  
4.     String name;  
5.     private int age;  
6.   
7.     public Person() {  
8.         System.out.println("无参构造器");  
9.     }  
10.   
11.     public Person(String name, int age) {  
12.         System.out.println("有参构造器");  
13.         this.name = name;  
14.         this.age = age;  
15.     }  
16.   
17.     public String getName() {  
18.         return name;  
19.     }  
20.   
21.     public void setName(String name) {  
22.         this.name = name;  
23.     }  
24.   
25.     public int getAge() {  
26.         return age;  
27.     }  
28.   
29.     public void setAge(int age) {  
30.         this.age = age;  
31.     }  
32.   
33.     @Override  
34.     public String toString() {  
35.         return "Person{" +  
36.                 "name=‘" + name + ‘\‘‘ +  
37.                 ", age=" + age +  
38.                 ‘}‘;  
39.     }  
40. }  

 

 

2、反射机制获取类有三种方法

 

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1. /** 
2.  * 反射机制获取类有三种方法 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testGetClass() throws ClassNotFoundException {  
6.     Class clazz = null;  
7.   
8.     //1 直接通过类名.Class的方式得到  
9.     clazz = Person.class;  
10.     System.out.println("通过类名: " + clazz);  
11.   
12.     //2 通过对象的getClass()方法获取,这个使用的少（一般是传的是Object，不知道是什么类型的时候才用）  
13.     Object obj = new Person();  
14.     clazz = obj.getClass();  
15.     System.out.println("通过getClass(): " + clazz);  
16.   
17.     //3 通过全类名获取，用的比较多，但可能抛出ClassNotFoundException异常  
18.     clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
19.     System.out.println("通过全类名获取: " + clazz);  
20. }  

通过类名: class com.java.reflection.Person 无参构造器 通过getClass(): class com.java.reflection.Person 通过全类名获取: class com.java.reflection.Person

 

 

3、利用newInstance创建对象：调用的类必须有无参的构造器

 

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1. /** 
2.  * Class类的newInstance()方法，创建类的一个对象。 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testNewInstance()  
6.         throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {  
7.   
8.     Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
9.   
10.     //使用Class类的newInstance()方法创建类的一个对象  
11.     //实际调用的类的那个 无参数的构造器（这就是为什么写的类的时候，要写一个无参数的构造器，就是给反射用的）  
12.     //一般的，一个类若声明了带参数的构造器，也要声明一个无参数的构造器  
13.     Object obj = clazz.newInstance();  
14.     System.out.println(obj);  
15. }  

无参构造器 Person{name=‘null‘, age=0}

 

 

4、ClassLoader类加载器

类加载器详解：http://blog.csdn.net/ochangwen/article/details/51473120

 

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1. /** 
2.  * ClassLoader类装载器 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testClassLoader1() throws ClassNotFoundException, IOException {  
6.     //1、获取一个系统的类加载器  
7.     ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();  
8.     System.out.println("系统的类加载器-->" + classLoader);  
9.   
10.     //2、获取系统类加载器的父类加载器(扩展类加载器（extensions classLoader）)  
11.     classLoader = classLoader.getParent();  
12.     System.out.println("扩展类加载器-->" + classLoader);  
13.   
14.     //3、获取扩展类加载器的父类加载器  
15.     //输出为Null,无法被Java程序直接引用  
16.     classLoader = classLoader.getParent();  
17.     System.out.println("启动类加载器-->" + classLoader);  
18.   
19.     //  
20.   
21.     //4、测试当前类由哪个类加载器进行加载 ,结果就是系统的类加载器  
22.     classLoader = Class.forName("com.java.reflection.Person").getClassLoader();  
23.     System.out.println("当前类由哪个类加载器进行加载-->"+classLoader);  
24.   
25.     //5、测试JDK提供的Object类由哪个类加载器负责加载的  
26.     classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();  
27.     System.out.println("JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->" + classLoader);  
28. }  

系统的类加载器-->[email protected] 扩展类加载器-->[email protected] 启动类加载器-->null 当前类由哪个类加载器进行加载-->[email protected] JDK提供的Object类由哪个类加载器加载-->null

4.1、getResourceAsStream方法

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1.     @Test  
2.     public void testGetResourceAsStream() throws ClassNotFoundException, IOException {  
3. //          这么写的话，文件需要放到src目录下  
4.         //       InputStream in = new FileInputStream("test.properties");  
5.   
6.         //5、关于类加载器的一个主要方法  
7.         //调用getResourceAsStream 获取类路径下的文件对应的输入流  
8.         InputStream in = this.getClass().getClassLoader()  
9.                 .getResourceAsStream("com/java/reflection/test.properties");  
10.         System.out.println("in: " +in);  
11.   
12.         Properties properties = new Properties();  
13.         properties.load(in);  
14.   
15.         String driverClass = properties.getProperty("dirver");  
16.         String jdbcUrl = properties.getProperty("jdbcUrl");  
17.         //中文可能会出现乱码，需要转换一下  
18.         String user = new String(properties.getProperty("user").getBytes("ISO-8859-1"), "UTF-8");  
19.         String password = properties.getProperty("password");  
20.   
21.         System.out.println("diverClass: "+driverClass);  
22.         System.out.println("user: " + user);  
23.     }  

test.properties内容如下：

dirver=com.mysql.jdbc.Driver; jdbcUrl=jdbc:mysql://192.168.42.108:3306/test user=测试 password=993803

结果：

 

in: [email protected] diverClass: com.mysql.jdbc.Driver; user: 测试

 

 

5、Method: 对应类中的方法

 

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1. public class Person {  
2.     private String name;  
3.     private int age;  
4.   
5.     //新增一个私有方法  
6.     private void privateMthod(){  
7.     }  
8.       
9.     public Person() {  
10.         System.out.println("无参构造器");  
11.     }  
12.   
13.     public Person(String name, int age) {  
14.         System.out.println("有参构造器");  
15.         this.name = name;  
16.         this.age = age;  
17.     }  
18.   
19.     public String getName() {  
20.         return name;  
21.     }  
22.   
23.     public void setName(String name) {  
24.         this.name = name;  
25.     }  
26.   
27.     /** 
28.      *  
29.      * @param age  类型用Integer，不用int 
30.      */  
31.     public void setName(String name , int age){  
32.         System.out.println("name: " + name);  
33.         System.out.println("age:"+ age);  
34.   
35.     }  
36.   
37.     public int getAge() {  
38.         return age;  
39.     }  
40.   
41.     public void setAge(int age) {  
42.         this.age = age;  
43.     }  
44.   
45.     @Override  
46.     public String toString() {  
47.         return "Person{" +  
48.                 "name=‘" + name + ‘\‘‘ +  
49.                 ", age=" + age +  
50.                 ‘}‘;  
51.     }  
52. }  

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1. @Test  
2. public void testMethod() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,   
3.         IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {  
4.     Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
5.   
6.     //1、得到clazz 对应的类中有哪些方法,不能获取private方法  
7.     Method[] methods =clazz.getMethods();  
8.     System.out.print("        getMethods: ");  
9.     for (Method method : methods){  
10.         System.out.print(method.getName() + ", ");  
11.     }  
12.   
13.     //2、获取所有的方法(且只获取当着类声明的方法，包括private方法）  
14.     Method[] methods2 = clazz.getDeclaredMethods();  
15.     System.out.print("\ngetDeclaredMethods: ");  
16.     for (Method method : methods2){  
17.         System.out.print(method.getName() + ", ");  
18.     }  
19.   
20.     //3、获取指定的方法  
21.     Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数  
22.     System.out.println("\nmethod : " + method);  
23.   
24.     Method method2 = clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class ,int.class);//第一个参数是方法名，后面的是方法里的参数  
25.     System.out.println("method2: " + method2);  
26.   
27.     //4、执行方法！  
28.     Object obj = clazz.newInstance();  
29.     method2.invoke(obj, "changwen", 22);  
30. }  

getMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, wait, wait, wait, equals, hashCode, getClass, notify, notifyAll, getDeclaredMethods: toString, getName, setName, setName, setAge, getAge, privateMthod, method : public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String) method2: public void com.java.reflection.Person.setName(java.lang.String,int) 无参构造器 name: changwen age:22

 

6、invoke方法

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1. public class PersonInvoke {  
2.     public PersonInvoke() {  
3.     }  
4.   
5.     private String method2() {  
6.         return "Person private String method2";  
7.     }  
8. }  

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1. public class StudentInvoke extends PersonInvoke{  
2.     private void method1(Integer age) {  
3.         System.out.println("Student private void method1, age=:" +age);  
4.     }  
5. }  

获取当前类的父类定义的私有方法

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1. /** 
2.  * 获取当前类的父类中定义的私有方法 
3.  * 直接调用getSuperclass() 
4.  */  
5. @Test  
6. public void testGetSuperClass() throws Exception {  
7.     String className = "com.java.reflection.StudentInvoke";  
8.   
9.     Class clazz = Class.forName(className);  
10.     Class superClazz = clazz.getSuperclass();  
11.   
12.     System.out.println(superClazz);  
13.     //输出结果：class com.java.reflection.PersonInvoke  
14. }  

另一种写法

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1. /** 
2.   * @param className  某个类的全类名 
3.   * @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法 
4.   * @param args  调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思 
5.   * @return 调用方法后的返回值 
6.   */  
7.  public Object invoke(String className, String methodName, Object ... args) {  
8.      Object obj = null;  
9.      try {  
10.          obj = Class.forName(className).newInstance();  
11.          return invoke(obj, methodName, args);  
12.   
13.      } catch (InstantiationException e) {  
14.          e.printStackTrace();  
15.      } catch (IllegalAccessException e) {  
16.          e.printStackTrace();  
17.      } catch (ClassNotFoundException e) {  
18.          e.printStackTrace();  
19.      }  
20.      return invoke(null, methodName, args);  
21.  }  
22.  /** 
23.   * @param obj  方法执行的那个对象 
24.   * @param methodName 类的一个方法的方法名，该方法也可能是私有方法,还可能是该方法在父类中定义的私有方法 
25.   * @param args  调用该方法需要传入的参数 ...可变参数的意思 
26.   * @return 调用方法后的返回值 
27.   */  
28.  public Object invoke(Object obj, String methodName, Object ... args) {  
29.      //1、获取Method对象  
30.      Class [] parameterTypes = new Class[args.length];  
31.      for (int i=0 ; i<args.length; i++){  
32.          parameterTypes[i] = args[i].getClass();  
33.      }  
34.   
35.      try {  
36.          //2、执行Method方法  
37.          Method method = getMethod(obj.getClass(), methodName,parameterTypes);  
38.   
39.          //通过反射执行private方法  
40.          method.setAccessible(true);  
41.   
42.          //3、返回方法的返回值  
43.          return method.invoke(obj,args);  
44.   
45.      } catch (Exception e) {  
46.   
47.      }  
48.   
49.      return null;  
50.  }  
51.   
52.  /** 
53.   * 获取clazz 的methodName 方法， 该方法可能是私有方法，还可能是父类中的私有方法 
54.   */  
55.  public Method getMethod(Class clazz, String methodName, Class ... parameterTypes) {  
56.      //注意这个循环里的内容！！！  
57.      for (; clazz != Object.class; clazz = clazz.getSuperclass()){  
58.          try {  
59.              return clazz.getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);  
60.          } catch (Exception e) { //这里要写Exception，不然会出错，应该是有部分异常没有捕获  
61.   
62.          }  
63.      }  
64.      return null;  
65.  }  

测试：

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1. @Test  
2. public void testInvoke2() {  
3.     Object obj = new StudentInvoke();  
4.     invoke(obj, "method1", 10);  
5.   
6.     Object result = invoke(obj, "method2");  
7.     System.out.println(result);  
8. }  

private void method1,age:10 Person private String method2

 

 

7、Field字段

 

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1. public class Person {  
2.     public String name;  
3.     private Integer age;  
4.   
5.     public Person() {  
6.     }  
7.   
8.     public Person(String name, Integer age) {  
9.         this.name = name;  
10.         this.age = age;  
11.     }  
12. }  

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1. /** 
2.  * Field: 封装了字段的信息 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testField() throws  
6.         ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {  
7.   
8.     Class clazz = Class.forName("com.java.reflection.Person");  
9.   
10.     //1、获取字段  
11.     //1.1 获取Field的数组,私有字段也能获取  
12.     Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();  
13.     for (Field field: fields) {  
14.         System.out.print(field.getName() + ", ");  
15.     }  
16.   
17.     //1.2 获取指定名字的Field（如果是私有的，见下面的4)  
18.     Field field = clazz.getDeclaredField("name");  
19.     System.out.println("\n获取指定Field名=: " + field.getName());  
20.   
21.     Person person = new Person("ABC", 12);  
22.     //2、获取指定对象的Field的值  
23.     Object val = field.get(person);  
24.     System.out.println("获取指定对象字段‘name‘的Field的值=： " + val);  
25.   
26.     //3、设置指定对象的Field的值  
27.     field.set(person, "changwen2");  
28.     System.out.println("设置指定对象字段‘name‘的Field的值=: " + person.name);  
29.   
30.     //4、若该字段是私有的，需要调用setAccessible(true)方法  
31.     Field field2 = clazz.getDeclaredField("age");  
32.     field2.setAccessible(true);  
33.     System.out.println("获取指定私有字段名=: " + field2.getName());  
34. }  

name, age,  获取指定Field名=: name 获取指定对象字段‘name‘的Field的值=： ABC 设置指定对象字段‘name‘的Field的值=: changwen2 获取指定私有字段名=: age

 

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1. /** 
2.  * 一个实例： 
3.  * 反射获取一个继承Person2的Student类 
4.  * 设置字段"age"=20(该字段可能为私有，可能在其父类中） 
5.  */  
6. @Test  
7. public void testClassField() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {  
8.     String className = "com.java.reflection.Student";  
9.     String fieldName = "age";  //可能为私有，可能在其父类中  
10.     Object val = 20;  
11.   
12.     //创建className 对应类的对象，并为其fieldName赋值为val  
13.     Class clazz = Class.forName(className);  
14.     Field field = null;  
15.     for (Class clazz2 = clazz; clazz2 != Object.class; clazz2 = clazz2.getSuperclass()){  
16.         try {  
17.             field = clazz2.getDeclaredField(fieldName);  
18.         } catch (Exception e) {  
19.   
20.         }  
21.     }  
22.   
23.     Object obj = clazz.newInstance();  
24.     assert field != null;  
25.     field.setAccessible(true);  
26.     field.set(obj, val);  
27.   
28.     Student stu = (Student) obj;  
29.     System.out.println("age = " + stu.getAge());  
30. }  

 

 

8、构造器(Constructor)

 

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1. /** 
2.  * 构造器：开发用的比较少 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testConstructor() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException,  
6.         IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {  
7.     String className = "com.java.reflection.Person";  
8.     Class<Person> clazz = (Class<Person>) Class.forName(className);  
9.   
10.     //1.获取Constructor对象  
11.     Constructor<Person>[] constructors =  
12.             (Constructor<Person>[]) Class.forName(className).getConstructors();  
13.   
14.     for (Constructor<Person> constructor: constructors) {  
15.         System.out.println(constructor);  
16.     }  
17.   
18.     Constructor<Person> constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);  
19.     System.out.println("指定的-->" + constructor);  
20.   
21.     //2.调用构造器的newInstance()方法创建对象  
22.     Object obj= constructor.newInstance("changwen", 11);  
23. }  

public com.java.reflection.Person() public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer) 指定的-->public com.java.reflection.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)

 

 

9、注解(Annotation)

 

    ?从 JDK5.0 开始,Java 增加了对元数据(MetaData)的支持,也就是Annotation(注释)

    ?Annotation其实就是代码里的特殊标记,这些标记可以在编译,类加载, 运行时被读取,并执行相应的处理.通过使用Annotation,程序员可以在不改变原有逻辑的情况下,在源文件中嵌入一些补充信息.

    ?Annotation 可以像修饰符一样被使用,可用于修饰包,类,构造器, 方法,成员变量, 参数,局部变量的声明,这些信息被保存在Annotation的 “name=value”对中.

    ?Annotation能被用来为程序元素(类,方法,成员变量等)设置元数据

基本的 Annotation

?使用 Annotation时要在其前面增加@符号,并把该Annotation 当成一个修饰符使用.用于修饰它支持的程序元素

?三个基本的Annotation:

    –@Override:限定重写父类方法,该注释只能用于方法

    –@Deprecated:用于表示某个程序元素(类,方法等)已过时

    –@SuppressWarnings:抑制编译器警告.

自定义 Annotation

    ?定义新的 Annotation类型使用@interface关键字

    ?Annotation 的成员变量在Annotation 定义中以无参数方法的形式来声明.其方法名和返回值定义了该成员的名字和类型.

    ?可以在定义Annotation的成员变量时为其指定初始值,指定成员变量的初始值可使用default关键字

    ?没有成员定义的Annotation称为标记;包含成员变量的Annotation称为元数据Annotation

 

 

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1. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时检验  
2. @Target(value = {ElementType.METHOD})  //作用在方法上  
3. public @interface AgeValidator {  
4.   
5.     int min();  
6.     int max();  
7. }  

 

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1. /** 
2.  * 通过反射才能获取注解 
3.  */  
4. @Test  
5. public void testAnnotation() throws Exception {  
6.     //这样的方式不能使用注解  
7.     Person3 person3 = new Person3();  
8.     person3.setAge(10);*/  
9.   
10.     String className = "com.java.reflection.Person3";  
11.     Class clazz = Class.forName(className);  
12.     Object obj = clazz.newInstance();  
13.   
14.     Method method = clazz.getDeclaredMethod("setAge",Integer.class);  
15.     int val =40;  
16.   
17.     //获取注解  
18.     Annotation annotation = method.getAnnotation(AgeValidator.class);  
19.     if (annotation != null){  
20.         if (annotation instanceof AgeValidator){  
21.             AgeValidator ageValidator = (AgeValidator) annotation;  
22.   
23.             if (val< ageValidator.min() || val>ageValidator.max()){  
24.                 throw new RuntimeException("数值超出范围");  
25.             }  
26.         }  
27.     }  
28.   
29.     method.invoke(obj, val);  
30.     System.out.println(obj);  
31. }  

提取 Annotation信息

?JDK5.0 在 java.lang.reflect包下新增了 AnnotatedElement接口,该接口代表程序中可以接受注释的程序元素

?当一个 Annotation类型被定义为运行时Annotation后,该注释才是运行时可见,当 class文件被载入时保存在 class文件中的 Annotation才会被虚拟机读取

?程序可以调用AnnotationElement对象的如下方法来访问 Annotation信息

–获取 Annotation实例：

?getAnnotation(Class<T> annotationClass)

?getDeclaredAnnotations()

?getParameterAnnotations()

JDK 的元Annotation

?JDK 的元Annotation 用于修饰其他Annotation 定义

[email protected]:只能用于修饰一个 Annotation定义,用于指定该 Annotation可以保留多长时间,@Rentention包含一个RetentionPolicy类型的成员变量,使用 @Rentention时必须为该 value成员变量指定值:

    –RetentionPolicy.CLASS:编译器将把注释记录在 class文件中.当运行 Java程序时,JVM 不会保留注释.这是默认值

    –RetentionPolicy.RUNTIME:编译器将把注释记录在class文件中. 当运行 Java 程序时, JVM 会保留注释. 程序可以通过反射获取该注释

    –RetentionPolicy.SOURCE:编译器直接丢弃这种策略的注释

[email protected]: 用于修饰Annotation 定义,用于指定被修饰的 Annotation能用于修饰哪些程序元素[email protected] 也包含一个名为 value的成员变量.

[email protected]:用于指定被该元 Annotation修饰的 Annotation类将被 javadoc工具提取成文档.

[email protected]:被它修饰的 Annotation将具有继承性.如果某个类使用了被@Inherited 修饰的Annotation, 则其子类将自动具有该注释