Java反射机制

1.定义

java的反射（reflection）机制是在java运行状态中，对任意一个类，都能知道这个类的所有方法和属性。 对于任意一个对象， 都能够调用它的任意方法和属性， 也可以修改其部分信息。 这种动态获取值以及动态调用对象的方法就叫做java语言的反射机制

2.用途

• 在日常中的三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量，方法或者是属性是私有的，或者是只对系统应用开放， 这时候就可以利用java的反射机制来获取这些私有成员或者是方法。

• 反射最重要的用途就是开发各种通用框架， 比如spring中，将所有的类bean交给spring容器管理，无论xml配置bean还是注解配置，当我们从容器中或缺bean来依赖注入时，容器就会读取配置， 而配置中给的就是类的信息 spring根据这些信息，创建那些bean，spirng就动态创建这些类。

3.反射基本信息

java程序中许多对象在运行玩的时候会出现两种类型，运行时类和编译时类，程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

4.反射相关的类

• Class类：代表类的实体 在运行的java应用程序当中表示类和接口

• Field类：代表类的成员变量（属性）

• Method类：代表类的方法

• Constructor类：代表类的构造方法

Class类

原理

代表类的实体，在运行的java程序中表示类和接口

java文件被编译之后，生成了.class文件，jvm此时就要去解读这个.class文件，被编译后的java文件，.class也被jvm解析为一个对象， 这个对象就是java.lang.Class。 这样，当程序在运行时，每个java文件就最终变成Class类对象的一个实例。我们通过java反射机制，应用到这个实例，就可以去获得甚至是修改这个类的属性和动作，是这个类成为一个动态的类

获取类的方法

方法

作用

getClassLoader()

获得类的加载器

getDeclaredClasses()

返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)

forName(String className)

根据类名返回类的对象

newInstance()

创建类的实例

getName()

获得类的完整路径名字

获取属性的方法

方法

作用

getField(String name)

获得某个公有的属性对象

getFields()

获得所有公有的属性对象

getDeclaredField(String name)

获得某个属性对象

getDeclaredFields()

获得所有属性对象

获得类中构造器相关

方法

用途

getConstructor(Class...<?> parameterTypes)

获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法

getConstructors()

获得该类的所有公有构造方法

getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)

获得该类中与参数类型匹配的构造方法

getDeclaredConstructors()

获得该类所有构造方法

获得类中方法相关的方法

方法

用途

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

获得该类某个公有的方法

getMethods()

获得该类所有公有的方法

getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)

获得该类某个方法

getDeclaredMethods()

获得该类所有方法

一个简单的例子

一个类:

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "hello";
    //公有属性age
    public int age = 18;
    //不带参数的构造方法
    public Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    private Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Student(String,name)");
    }
    private void eat(){
        System.out.println("i am eat");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("i am pig");
    }
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

在进行反射之前我们首先需要拿到其需要反射的类的Class对象, 然后再利用反射机制进行相关操作:

获取Class对象的3中方法:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { // 受查异常
        Class<?> c1 = Class.forName("Student");  // 1
        Class<?> c2 = Student.class;  // 2

        Student student = new Student();
        Class<?> c3 = student.getClass();

        System.out.println(c1 == c2);
        System.out.println(c3 == c2);
        System.out.println(c1 == c3);
    }
}

结果输出3个true, 所以, 不管是哪种方法获取的Class对象, 结果都是相同的.

调用不带参数的构造方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> c2 = Student.class;  
        Student student = (Student) c2.newInstance();
    }
}

这里的newInstance()方法返回的是一个Object类, 这里将其强制转换为Student类.

调用私有构造方法

public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {
        Class<?> c2 = Class.forName("Student");  // 2
        Constructor<?> constructor = c2.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        constructor.setAccessible(true);
        Student student = (Student) constructor.newInstance("libo",19);
        System.out.println(student);
    }

结果:

反射修改属性

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> c1 = Class.forName("Student");
        Field field = c1.getDeclaredField("name");
        field.setAccessible(true);
        // 使用set改变属性
        Student student = (Student) c1.newInstance();
        field.set(student,"bozimeimei");
        System.out.println(student);
    }
}

反射调用方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Class<?> c1 = Class.forName("Student");
        Method method = (Method) c1.getDeclaredMethod("function", String.class);
        method.setAccessible(true);
        Student student = (Student) c1.newInstance();
        method.invoke(student, "hello bozimeimei");
    }
}

反射的优缺点

优点：

1. 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

2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力

3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。

2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂 。