Java反射机制详解

概要:

Java反射机制详解

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反射机制是什么

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。

反射机制能做什么

反射机制主要提供了以下功能: 

  • 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;

  • 在运行时调用任意一个对象的方法;

  • 生成动态代理。

反射机制的相关API

通过一个对象获得完整的包名和类名

package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		TestReflect testReflect = new TestReflect();
		System.out.println(testReflect.getClass().getName());
		// 结果 net.xsoftlab.baike.TestReflect
	}
}

实例化Class类对象

package net.xsoftlab.baike;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> class1 = null;
		Class<?> class2 = null;
		Class<?> class3 = null;
		// 一般采用这种形式
		class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		class2 = new TestReflect().getClass();
		class3 = TestReflect.class;
		System.out.println("类名称   " + class1.getName());
		System.out.println("类名称   " + class2.getName());
		System.out.println("类名称   " + class3.getName());
	}
}

获取一个对象的父类与实现的接口

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
public class TestReflect implements Serializable {
	private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		// 取得父类
		Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
		System.out.println("clazz的父类为:" + parentClass.getName());
		// clazz的父类为: java.lang.Object
		// 获取所有的接口
		Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
		System.out.println("clazz实现的接口有:");
		for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
			System.out.println((i + 1) + ":" + intes[i].getName());
		}
		// clazz实现的接口有:
		// 1:java.io.Serializable
	}
}

获取某个类中的全部构造函数 - 详见下例

通过反射机制实例化一个类的对象

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> class1 = null;
		class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.User");
		// 第一种方法,实例化默认构造方法,调用set赋值
		User user = (User) class1.newInstance();
		user.setAge(20);
		user.setName("Rollen");
		System.out.println(user);
		// 结果 User [age=20, name=Rollen]
		// 第二种方法 取得全部的构造函数 使用构造函数赋值
		Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
		// 查看每个构造方法需要的参数
		for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
			Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
			System.out.print("cons[" + i + "] (");
			for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
				if (j == clazzs.length - 1)
					System.out.print(clazzs[j].getName());
				else
					System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
			}
			System.out.println(")");
		}
		// 结果
		// cons[0] (java.lang.String)
		// cons[1] (int,java.lang.String)
		// cons[2] ()
		user = (User) cons[0].newInstance("Rollen");
		System.out.println(user);
		// 结果 User [age=0, name=Rollen]
		user = (User) cons[1].newInstance(20, "Rollen");
		System.out.println(user);
		// 结果 User [age=20, name=Rollen]
	}
}
class User {
	private int age;
	private String name;
	public User() {
		super();
	}
	public User(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}
	public User(int age, String name) {
		super();
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
	}
}

获取某个类的全部属性

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
	private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		System.out.println("===============本类属性===============");
		// 取得本类的全部属性
		Field[] field = clazz.getDeclaredFields();
		for (int i = 0; i < field.length; i++) {
			// 权限修饰符
			int mo = field[i].getModifiers();
			String priv = Modifier.toString(mo);
			// 属性类型
			Class<?> type = field[i].getType();
			System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field[i].getName() + ";");
		}
		
		System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
		// 取得实现的接口或者父类的属性
		Field[] filed1 = clazz.getFields();
		for (int j = 0; j < filed1.length; j++) {
			// 权限修饰符
			int mo = filed1[j].getModifiers();
			String priv = Modifier.toString(mo);
			// 属性类型
			Class<?> type = filed1[j].getType();
			System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed1[j].getName() + ";");
		}
	}
}

获取某个类的全部方法

package net.xsoftlab.baike;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
public class TestReflect implements Serializable {
	private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		Method method[] = clazz.getMethods();
		for (int i = 0; i < method.length; ++i) {
			Class<?> returnType = method[i].getReturnType();
			Class<?> para[] = method[i].getParameterTypes();
			int temp = method[i].getModifiers();
			System.out.print(Modifier.toString(temp) + " ");
			System.out.print(returnType.getName() + "  ");
			System.out.print(method[i].getName() + " ");
			System.out.print("(");
			for (int j = 0; j < para.length; ++j) {
				System.out.print(para[j].getName() + " " + "arg" + j);
				if (j < para.length - 1) {
					System.out.print(",");
				}
			}
			Class<?> exce[] = method[i].getExceptionTypes();
			if (exce.length > 0) {
				System.out.print(") throws ");
				for (int k = 0; k < exce.length; ++k) {
					System.out.print(exce[k].getName() + " ");
					if (k < exce.length - 1) {
						System.out.print(",");
					}
				}
			} else {
				System.out.print(")");
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

通过反射机制调用某个类的方法

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		// 调用TestReflect类中的reflect1方法
		Method method = clazz.getMethod("reflect1");
		method.invoke(clazz.newInstance());
		// Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
		// 调用TestReflect的reflect2方法
		method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
		method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
		// Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
		// age -> 20. name -> 张三
	}
	public void reflect1() {
		System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
	}
	public void reflect2(int age, String name) {
		System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
		System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
	}
}

通过反射机制操作某个类的属性

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
	private String proprety = null;
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
		Object obj = clazz.newInstance();
		// 可以直接对 private 的属性赋值
		Field field = clazz.getDeclaredField("proprety");
		field.setAccessible(true);
		field.set(obj, "Java反射机制");
		System.out.println(field.get(obj));
	}
}

反射机制的动态代理

// 获取类加载器的方法
TestReflect testReflect = new TestReflect();
		System.out.println("类加载器  " + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//定义项目接口
interface Subject {
	public String say(String name, int age);
}
// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {
	public String say(String name, int age) {
		return name + "  " + age;
	}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
	private Object obj = null;
	public Object bind(Object obj) {
		this.obj = obj;
		return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
	}
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
		Object temp = method.invoke(this.obj, args);
		return temp;
	}
}
/**
 * 在java中有三种类类加载器。
 * 
 * 1)Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写,一般开发中很少见。
 * 
 * 2)Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载,一般对应的是jrelibext目录中的类
 * 
 * 3)AppClassLoader 加载classpath指定的类,是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
 * 
 * 如果想要完成动态代理,首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类,已完成代理的具体操作。
 * 
 * @author xsoftlab.net
 * 
 */
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
		Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
		String info = sub.say("Rollen", 20);
		System.out.println(info);
	}
}

反射机制的应用实例

在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
		Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
		method.invoke(list, "Java反射机制实例。");
		System.out.println(list.get(0));
	}
}

通过反射取得并修改数组的信息

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
		Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
		System.out.println("数组类型: " + demo.getName());
		System.out.println("数组长度  " + Array.getLength(temp));
		System.out.println("数组的第一个元素: " + Array.get(temp, 0));
		Array.set(temp, 0, 100);
		System.out.println("修改之后数组第一个元素为: " + Array.get(temp, 0));
	}
}

通过反射机制修改数组的大小

package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.Array;
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
		int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
		print(newTemp);
		String[] atr = { "a", "b", "c" };
		String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
		print(str1);
	}
	// 修改数组大小
	public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
		Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
		Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
		int co = Array.getLength(obj);
		System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
		return newArr;
	}
	// 打印
	public static void print(Object obj) {
		Class<?> c = obj.getClass();
		if (!c.isArray()) {
			return;
		}
		System.out.println("数组长度为: " + Array.getLength(obj));
		for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
			System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
		}
		System.out.println();
	}
}

将反射机制应用于工厂模式

package net.xsoftlab.baike;
interface fruit {
	public abstract void eat();
}
class Apple implements fruit {
	public void eat() {
		System.out.println("Apple");
	}
}
class Orange implements fruit {
	public void eat() {
		System.out.println("Orange");
	}
}
class Factory {
	public static fruit getInstance(String ClassName) {
		fruit f = null;
		try {
			f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return f;
	}
}
/**
 * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候,就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候,会很麻烦。
 * Java 工厂模式可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 * 
 * 现在我们利用反射机制实现工厂模式,可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。
 * 
 * 但是有一点仍然很麻烦,就是需要知道完整的包名和类名,这里可以使用properties配置文件来完成。
 * 
 * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 * 
 * @author xsoftlab.net
 */
public class TestReflect {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		fruit f = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple");
		if (f != null) {
			f.eat();
		}
	}
}


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