反射的用途及实现

Posted 2021-01-30 goodbye-lazy

反射 (Reflection) 是 Java 的特征之一，它允许运行中的 Java 程序获取自身的信息，并且可以操作类或对象的内部属性。

其核心是JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

一.主要的功能:

• 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（通过反射甚至可以调用private方法）；
• 在运行时调用任意一个对象的方法

二.反射最重要的用途就是开发各种通用框架:

1.各种框架:(spring,struts....)用反射，运行时动态加载需要加载的对象。

2.各种IDE开发工具:当我们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时，一按点号，编译器就会自动列出它的属性或方法，这里就会用到反射。

三.基本运用:

1.获得Class对象

(1) 使用 Class 类的 forName 静态方法:

public static Class<?> forName(String className)

比如在 JDBC 开发中常用此方法加载数据库驱动:

Class.forName(driver);

(2)直接获取某一个对象的 class

Class<?> klass = int.class;

Class<?> classInt = Integer.TYPE;

(3)调用某个对象的 getClass() 方法

StringBuilder str = new StringBuilder("123");

Class<?> klass = str.getClass();

2.判断是否为某个类的实例

我们用 instanceof 关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中 Class 对象的 isInstance() 方法来判断是否为某个类的实例，它是一个 native 方法：

public native boolean isInstance(Object obj);

3.创建实例

通过反射来生成对象主要有两种方式。

(1)使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例

Class<?> c = String.class;

Object str = c.newInstance();

(2)先通过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例

//获取String所对应的Class对象

Class<?> c = String.class;

//获取String类带一个String参数的构造器

Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);

//根据构造器创建实例

Object obj = constructor.newInstance("23333");

System.out.println(obj);

4.获取方法

获取某个Class对象的方法集合，主要有以下几个方法：

(1)getDeclaredMethods 方法返回类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。

public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException

(2)getMethods 方法返回某个类的所有公用（public）方法，包括其继承类的公用方法

public Method[] getMethods() throws SecurityException

(3)getMethod 方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

5.获取构造器信息

获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似。主要是通过Class类的getConstructor方法得到Constructor类的一个实例，而Constructor类有一个newInstance方法可以创建一个对象实例:
public T newInstance(Object ... initargs)

6.获取类的成员变量(字段)信息

getFiled：访问公有的成员变量

getDeclaredField：所有已声明的成员变量，但不能得到其父类的成员变量

getFileds 和 getDeclaredFields 方法用法同上（参照 Method）。

7.调用方法

当我们从类中获取了一个方法后，我们就可以用 invoke() 方法来调用这个方法。invoke 方法的原型为:

public Object invoke(Object obj, Object... args)

throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,

InvocationTargetException

8.利用反射创建数组

数组在Java里是比较特殊的一种类型，它可以赋值给一个Object Reference。下面我们看一看利用反射创建数组的例子：

public static void testArray() throws ClassNotFoundException {
        Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
        Object array = Array.newInstance(cls,25);
        //往数组里添加内容
        Array.set(array,0,"hello");
        Array.set(array,1,"Java");
        Array.set(array,2,"fuck");
        Array.set(array,3,"Scala");
        Array.set(array,4,"Clojure");
        //获取某一项的内容
        System.out.println(Array.get(array,3));
    }

其中的Array类为java.lang.reflect.Array类。我们通过Array.newInstance()创建数组对象，它的原型是:

public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length)
        throws NegativeArraySizeException {
        return newArray(componentType, length);
    }

而 newArray 方法是一个 native 方法，它在 HotSpot JVM 里的具体实现我们后边再研究，这里先把源码贴出来：

private static native Object newArray(Class<?> componentType, int length)
        throws NegativeArraySizeException;

另外，Array 类的 set 和 get 方法都为 native 方法，在 HotSpot JVM 里分别对应 Reflection::array_set 和 Reflection::array_get 方法.

四.注意事项

反射会额外消耗一定的系统资源，因此如果不需要动态地创建一个对象，那么就不需要用反射。

另外，反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题。