Java 反射机制详解 - 动态代理/泛型跳过

## 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 1. 在运行时**判断对象所属的类**; 2. 在运行时**构造类的对象**; 3. 在运行时**获取类的成员变量和方法**; 4. 在运行时**调用对象的方法**; 5. **生成动态代理**。 ## 反射机制功能展示 ### 用于展示的实例类 接下来将通过一系列对该实例类的操作来展示反射机制的强大功能。 ```java package net.xsoftlab.baike; import java.io.Serializable; public class TestReflect implements Serializable { private static final long serialVersionUID = -4070169142253723192L; private String proprety = null; public TestReflect() { super(); } public TestReflect(String proprety) { super(); this.proprety = proprety; } public String getProprety() { return proprety; } public void setProprety(String proprety) { this.proprety = proprety; } public void method() { System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1."); } public void method(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); } @Override public String toString() { return "TestReflect [proprety=" + proprety + "]"; } } ``` ### 获取类对象 ```java // 一般采用这种形式 Class<?> class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); Class<?> class2 = new TestReflect().getClass(); Class<?> class3 = TestReflect.class; ``` ### 获得对象的包名和类名 ```java Class<?> class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); System.out.println(class1.getName()); // 输出: net.xsoftlab.baike.TestReflect ``` ### 获取对象的父类与实现的接口 ```java public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass(); System.out.println("父类为:" + parentClass.getName()); // 输出: 父类为:java.lang.Object // 获取所有的接口 Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces(); System.out.println("实现的接口有:"); for (int i = 0; i < intes.length; i++) { System.out.println(intes[i].getName()); } // 输出: // 实现的接口有: // java.io.Serializable } ``` ### 实例化一个类 ```java public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); // 第一种方法,实例化默认构造方法,调用set赋值 TestReflect testReflect = (TestReflect) clazz.newInstance(); testReflect.setProprety("这是一个属性"); // 输出:TestReflect [proprety=这是一个属性] System.out.println(testReflect); // 第二种方法 取得全部的构造函数 使用构造函数赋值 Constructor<?> cons[] = clazz.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(")"); } // 输出: // cons[0] () // cons[1] (java.lang.String) testReflect = (TestReflect) cons[1].newInstance("这是一个属性 - 2"); System.out.println(testReflect); // 输出: TestReflect [proprety=这是一个属性 - 2] } ``` ### 获取类的字段 ```java public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); System.out.println("===============本类字段==============="); // 取得本类的全部字段 Field[] field = clazz.getDeclaredFields(); for (int i = 0; i < field.length; i++) { // 权限修饰符 String modifier = Modifier.toString(field[i].getModifiers()); // 字段类型 System.out.println(modifier + " " + field[i].getType().getName() + " " + field[i].getName() + ";"); } // 输出: // private static final long serialVersionUID; // private java.lang.String proprety; System.out.println("==========实现的接口或者父类的字段=========="); // 取得实现的接口或者父类的字段 Field[] filed1 = clazz.getFields(); for (int j = 0; j < filed1.length; j++) { // 权限修饰符 String modifier = Modifier.toString(filed1[j].getModifiers()); // 字段类型 System.out.println(modifier + " " + filed1[j].getType().getName() + " " + filed1[j].getName() + ";"); } } ``` ### 操作类的字段 可以直接对private的字段赋值 ```java public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); Object obj = clazz.newInstance(); // 获取属性 Field field = clazz.getDeclaredField("proprety"); // 打开访问权限 field.setAccessible(true); field.set(obj, "Java 反射机制"); System.out.println(field.get(obj)); // 输出:Java反射机制 } ``` ### 获取类的方法 ```java 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(); System.out.print(Modifier.toString(method[i].getModifiers()) + " " + returnType.getName() + " " + 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(); } } ``` ### 调用类的方法 ```java public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect"); // 调用TestReflect类中的method方法 Method method = clazz.getMethod("method"); method.invoke(clazz.newInstance()); // 输出:Java 反射机制 - 调用某个类的方法1. method = clazz.getMethod("method", int.class, String.class); method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三"); // 输出:Java 反射机制 - 调用某个类的方法2 // age -> 20 name -> 张三 } ``` ## 反射机制的动态代理 ### 类加载器 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。也是java中默认的加载器。 ### 获取类加载器 ```java TestReflect testReflect = new TestReflect(); System.out.println("类加载器:" + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName()); ``` ### 动态代理实例 如果想要完成动态代理,需要定义一个InvocationHandler接口的子类,来完成代理的具体操作。 ``` 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 { @Override public String say(String name, int age) { return name + " " + age; } } // 如果想要完成动态代理,首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类,来完成代理的具体操作。 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); } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { return method.invoke(this.obj, args); } } public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws Exception { MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(); Subject subject = (Subject) handler.bind(new RealSubject()); String info = subject.say("Rollen", 20); System.out.println(info); } } ``` ## 反射机制的应用 ### 跳过泛型 在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。 ```java 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 ```java 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 ```java package net.xsoftlab.baike; import java.lang.reflect.Array; public class TestReflect { // 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(); } 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); } } ``` ### 将反射机制应用于工厂模式 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,就会很麻烦。 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。 Java 工厂模式可以参考:[Java 简单工厂模式](https://baike.xsoftlab.net/view/22.html) ```java package net.xsoftlab.baike; interface Fruit { void eat(); } class Apple implements Fruit { @Override public void eat() { System.out.println("Apple"); } } class Orange implements Fruit { @Override public void eat() { System.out.println("Orange"); } } class Factory { public static Fruit getInstance(String ClassName) { try { return (Fruit) Class.forName(ClassName).newInstance(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return null; } } public class TestReflect { public static void main(String[] args) throws Exception { Fruit fruit = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple"); if (fruit != null) { fruit.eat(); } } } ```