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一篇文章全面了解Java反射机制

2020年03月26日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

java的反射机制在实践中可谓无处不在,如果你已经工作几年,还对java的反射机制一知半解,那么这篇文章绝对值得你读一读。

什么是反射

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。

通俗的来讲就是:通过反射机制,可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。

注意这里的重点是:运行时,而不是编译时。我们常规情况下写的对象类型都是在编译期就确定下来的。而java反射机制可以动态地创建对象并调用其属性,这样创建对象的方式便异常灵活了。

虽然通过反射可以动态的创建对象,增加了灵活性,但也不是什么地方都可用,还要考虑性能、编码量、安全、面向对象性等。

我们知道java是面向对象的,如果通过反射机制去操作对象里面的属性或方法,一定程度上破坏了面向对象的特性。同时,通过反射机制还可以修改私有变量,也存在一定的安全性问题。

但这并不影响反射在实践中的应用,几乎各大框架多多少少都在使用java反射机制。特别是主流的spring框架。

功能及用途

java反射主要提供以下功能:

  • 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(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

反射最重要的用途之一就是开发各类通用框架。以spring为例,当基于xml进行配置bean时,我们通常写如下代码:

<bean class="com.choupangxia.userserviceimpl">
</bean>

spring在启动的时候便会利用反射机制去加载对应的userserviceimpl类,然后进行实例化。如果不存在该类则会抛出异常,通常异常中还会出现invoke方法调用的堆栈信息。

当spring基于注解去实例化对象时,同样利用的是反射机制。下面通过一个简单demo示例,演示一下如何通过反射获得注解信息:

static void inituser(user user) throws illegalaccessexception {

	// 获取user类中所有的属性(getfields无法获得private属性)
	field[] fields = user.class.getdeclaredfields();

	// 遍历所有属性
	for (field field : fields) {
		// 如果属性上有此注解,则进行赋值操作
		if (field.isannotationpresent(initsex.class)) {
			initsex init = field.getannotation(initsex.class);
			field.setaccessible(true);
			// 设置属性的性别值
			field.set(user, init.sex().tostring());
			system.out.println("完成属性值的修改,修改值为:" + init.sex().tostring());
		}
	}
}

上述代码是之前写《一篇文章,全面了解java自定义注解》中的示例,相关文章可关注公众号“程序新视界”,回复“注解”获得全文。

更多关于java反射的例子我们就不多说了。上面的示例现在看不懂也没关系,下面我们就来详细介绍一下java反射机制的具体使用。

简单示例

我们通过一个简单的示例对比,来了解一下java反射机制。首先来看正常情况下创建对象并使用对象的示例:

user user = new user();
user.setusername("公众号:程序新视界");
user.setage(3);

那么,当基于反射机制来达到统一效果该怎么做呢?看下面的具体实现:

@test
public void testcreatereflect() throws classnotfoundexception, nosuchmethodexception, illegalaccessexception,
		invocationtargetexception, instantiationexception {
	// 获取user所对应的class对象
	class clz = class.forname("com.choupangxia.reflect.user");
	// 获取user类无参数的构造器
	constructor constructor = clz.getconstructor();
	// 通过构造器创建user对象
	user user = (user) constructor.newinstance();
	user.setusername("公众号:程序新视界");
	user.setage(3);
	system.out.println("username=" + user.getusername());
	system.out.println("age=" + user.getage());
}

在上述过程中通过class.forname获得user所对应的class对象,获得构造器constructor,通过构造器创建出来一个user对象,然后调用对应的方法。

当然,后面的步骤中也可以完全不出现user类,直接通过class对象获得对应的method进行调用。示例如下:

method setusernamemethod = clz.getmethod("setusername", string.class);
method setagemethod = clz.getmethod("setage", int.class);

setusernamemethod.invoke(obj,"公众号:程序新视界");
setagemethod.invoke(obj,3);

关于get方法也是如此操作,就不再赘述。

经过上面的实例我们已经能够正常创建对象,并使用对象了。下面就看看反射常用的api,通过这些api我们可以实现更多的更复杂的功能。

反射常用api

获取class对象的三种方法

第一种方法:当你知道类的全路径名时,可使用class.forname静态方法来获得class对象。上面的示例就是通过这种方法获得:

class clz = class.forname("com.choupangxia.reflect.user");

第二种方法:通过“.class”获得。前提条件是在编译前就能够拿到对应的类。

class clz = user.class;

第三种:使用类对象的getclass()方法。

user user = new user();
class clz = user.getclass();

创建对象的两种方法

可以通过class对象的newinstance()方法和通过constructor 对象的newinstance()方法创建类的实例对象。

第一种:通过class对象的newinstance()方法。

class clz = user.class;
user user = (user) clz.newinstance();

第二种:通过constructor对象的newinstance()方法。

class clz = class.forname("com.choupangxia.reflect.user");
constructor constructor = clz.getconstructor();
user user = (user) constructor.newinstance();

其中第二种方法创建类对象可以选择特定构造方法,而通过 class对象则只能使用默认的无参数构造方法。

class clz = user.class;
constructor constructor = clz.getconstructor(string.class);
user user = (user) constructor.newinstance("公众号:程序新视界");

获取类属性、方法、构造器

通过class对象的getfields()方法获取非私有属性。

field[] fields = clz.getfields();
for(field field : fields){
	system.out.println(field.getname());
}

上述实例中的user对象属性都是private,无法直接通过上述方法获取,可将其中一个属性改为public,即可获取。

通过class对象的getdeclaredfields()方法获取所有属性。

field[] fields = clz.getdeclaredfields();
for(field field : fields){
	system.out.println(field.getname());
}

执行打印结果:

username
age

当然针对属性的其他值也是可以获取的,针对私有属性的修改需要先调用field.setaccessible(true)方法,然后再进行赋值。关于具体应用,回头看我们最开始关于注解的实例中的使用。

获取方法的示例如下:

method[] methods = clz.getmethods();
for(method method : methods){
	system.out.println(method.getname());
}

打印结果:

setusername
setage
getusername
getage
wait
wait
wait
equals
tostring
hashcode
getclass
notify
notifyall

可以看到,不仅获取到了当前类的方法,还获取到了该类父类object类中定义的方法。

关于获取构造器的方法上面已经讲到了,就不再赘述。而上述的这些方法在class中都有相应的重载的方法,可根据具体情况进行灵活使用。

利用反射创建数组

最后,我们再看一个通过反射创建数组的实例。

@test
public void createarray() throws classnotfoundexception {
	class<?> cls = class.forname("java.lang.string");
	object array = array.newinstance(cls,5);
	// 向数组添加内容
	array.set(array,0,"hello");
	array.set(array,1,"公众号");
	array.set(array,2,"程序新视界");
	array.set(array,3,"二师兄");
	array.set(array,4,"java");
	// 获取数组中指定位置的内容
	system.out.println(array.get(array,2));
}

小结

想必经过上述的学习,对java反射机制有了更进一步的了解,在最开始我们已经说了反射机制也是有不足的。因此,如果可能尽量使用正统的写法,但如果你在开发通用框架,则可考虑使用。

后面,有机会我们再讲解反射机制的源码,别忘记关注公众号:程序新视界。


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