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();
}
}
}
```