Java学习_反射

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什么是反射？
- 反射就是Reflection，Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。
- 反射是为了解决在运行期，对某个实例一无所知的情况下，如何调用其方法。
- JAVA反射机制是在运行状态中，对于任何一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任何一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

Class类


        class

是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种


        class

类型时，将其加载进内存。每加载一种


        class

，JVM就为其创建一个


        Class

类型的实例，并关联起来。注意：这里的


        Class

类型是一个名叫


        Class

的


        class

。

public final class Class {

    private Class() {}

}

以 String 类为例，当JVM加载 String 类时，它首先读取 String.class 文件到内存，然后，为 String 类创建一个 Class 实例并关联起来。

Class cls = new Class(String);

查看JDK源码，可以发现 Class 类的构造方法是 private ，只有JVM能创建 Class 实例，我们自己的Java程序是无法创建 Class 实例的。JVM持有的每个 Class 实例都指向一个数据类型（ class 或 interface ）。一个 Class 实例包含了该 class 的所有完整信息。

┌───────────────────────────┐

│      Class Instance       │──────> String

├───────────────────────────┤

│name = "java.lang.String"  │

└───────────────────────────┘

┌───────────────────────────┐

│      Class Instance       │──────> Random

├───────────────────────────┤

│name = "java.util.Random"  │

└───────────────────────────┘

┌───────────────────────────┐

│      Class Instance       │──────> Runnable

├───────────────────────────┤

│name = "java.lang.Runnable"│

└───────────────────────────┘

┌───────────────────────────┐

│      Class Instance       │──────> String

├───────────────────────────┤

│name = "java.lang.String"  │

├───────────────────────────┤

│package = "java.lang"      │

├───────────────────────────┤

│super = "java.lang.Object" │

├───────────────────────────┤

│interface = CharSequence...│

├───────────────────────────┤

│field = value[],hash,...   │

├───────────────────────────┤

│method = indexOf()...      │

└───────────────────────────┘

JVM为每个加载的 class 创建了对应的 Class 实例，并在实例中保存了该 class 的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个 Class 实例，我们就可以通过这个 Class 实例获取到该实例对应的 class 的所有信息。这种通过 Class 实例获取 class 信息的方法称为反射（Reflection）。
获取一个 class 的 Class 实例，有三个方法。
- 方法一：直接通过一个 class 的静态变量 class 获取。
```
Class cls = String.class;
```
- 如果有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的 getClass() 方法获取。
```
String s = "Hello";

Class cls = s.getClass();
```
- 如果知道一个 class 的完整类名，可以通过静态方法 Class.forName() 获取。
```
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
```
Class 实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的 Class 实例是同一个实例。可以用 == 比较两个 Class 实例。
```
Integer n = new Integer(123);

boolean b1 = n instanceof Integer; // true，因为n是Integer类型

boolean b2 = n instanceof Number; // true，因为n是Number类型的子类

boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true，因为n.getClass()返回Integer.class

boolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false，因为Integer.class!=Number.class
```
用 instanceof 不但匹配指定类型，还匹配指定类型的子类。而用 == 判断 class 实例可以精确地判断数据类型，但不能作子类型比较。通常情况下，我们应该用 instanceof 判断数据类型，因为面向抽象编程的时候，我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个 class 的时候，我们才使用 == 判断 class 实例。

从


        Class

实例获取获取的基本信息。

 1 public class Main {

 2     public static void main(String[] args) {

 3         printClassInfo("".getClass());

 4         printClassInfo(Runnable.class);

 5         printClassInfo(java.time.Month.class);

 6         printClassInfo(String[].class);

 7         printClassInfo(int.class);

 8     }

 9

10     static void printClassInfo(Class cls) {

11         System.out.println("Class name: " + cls.getName());

12         System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());

13         if (cls.getPackage() != null) {

14             System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());

15         }

16         System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());

17         System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());

18         System.out.println("is array: " + cls.isArray());

19         System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());

20     }

21 }

获取到了一个 Class 实例，可以通过该 Class 实例来创建对应类型的实例。
```
// 获取String的Class实例:

Class cls = String.class;

// 创建一个String实例:

String s = (String) cls.newInstance();
```
上述代码相当于 new String() 。通过 Class.newInstance() 可以创建类实例，它的局限是：只能调用 public 的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非 public 的构造方法都无法通过 Class.newInstance() 被调用。
动态加载
- JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。

访问字段

Class 类提供了以下几个方法来获取字段：

Field getField(name)：根据字段名获取某个public的field（包括父类）
Field getDeclaredField(name)：根据字段名获取当前类的某个field（不包括父类）
Field[] getFields()：获取所有public的field（包括父类）

Field[] getDeclaredFields()：获取当前类的所有field（不包括父类）

 1 public class Main {

 2     public static void main(String[] args) throws Exception {

 3         Class stdClass = Student.class;

 4         // 获取public字段"score":

 5         System.out.println(stdClass.getField("score"));

 6         // 获取继承的public字段"name":

 7         System.out.println(stdClass.getField("name"));

 8         // 获取private字段"grade":

 9         System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));

10     }

11 }

12

13 class Student extends Person {

14     public int score;

15     private int grade;

16 }

17

18 class Person {

19     public String name;

20 }

一个 Field 对象包含了一个字段的所有信息：
- getName() ：返回字段名称，例如， "name" ；
- getType() ：返回字段类型，也是一个 Class 实例，例如， String.class ；
- getModifiers() ：返回字段的修饰符，它是一个 int ，不同的bit表示不同的含义。
- 以 String 类的 value 字段为例，它的定义是：
```
public final class String {

    private final byte[] value;

}
```
  用反射获取该字段的信息：
```
Field f = String.class.getDeclaredField("value");

f.getName(); // "value"

f.getType(); // class [B 表示byte[]类型

int m = f.getModifiers();

Modifier.isFinal(m); // true

Modifier.isPublic(m); // false

Modifier.isProtected(m); // false

Modifier.isPrivate(m); // true

Modifier.isStatic(m); // false
```

获取字段值

利用反射拿到字段的一个 Field 实例只是第一步，还可以拿到一个实例对应的该字段的值。例如，对于一个 Person 实例，可以先拿到 name 字段对应的 Field ，再获取这个实例的 name 字段的值。

 1 import java.lang.reflect.Field;

 2

 3 public class Main {

 4

 5     public static void main(String[] args) throws Exception {

 6         Object p = new Person("Xiao Ming");

 7         Class c = p.getClass();

 8         Field f = c.getDeclaredField("name");
           f.setAccessible(true);

 9         Object value = f.get(p);

10         System.out.println(value); // "Xiao Ming"

11     }

12 }

13

14 class Person {

15     private String name;

16

17     public Person(String name) {

18         this.name = name;

19     }

20 }

`Object`	`get(Object obj)`	返回指定对象上此 `字段` 表示的字段的值。

设置字段值

设置字段值是通过


          Field.set(Object, Object)

实现的，其中第一个


          Object

参数是指定的实例，第二个


          Object

参数是待修改的值。

 1 import java.lang.reflect.Field;

 2

 3 public class Main {

 4

 5     public static void main(String[] args) throws Exception {

 6         Person p = new Person("Xiao Ming");

 7         System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"

 8         Class c = p.getClass();

 9         Field f = c.getDeclaredField("name");

10         f.setAccessible(true);

11         f.set(p, "Xiao Hong");

12         System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"

13     }

14 }

15

16 class Person {

17     private String name;

18

19     public Person(String name) {

20         this.name = name;

21     }

22

23     public String getName() {

24         return this.name;

25     }

26 }

Java的反射API提供的 Field 类封装了字段的所有信息：
- 通过 Class 实例的方法可以获取 Field 实例： getField() ， getFields() ， getDeclaredField() ， getDeclaredFields() ；
- 通过Field实例可以获取字段信息： getName() ， getType() ， getModifiers() ；
- 通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段，如果存在访问限制，要首先调用 setAccessible(true) 来访问非 public 字段。
- 通过反射读写字段是一种非常规方法，它会破坏对象的封装。

调用方法

Class 类提供了以下几个方法来获取 Method ：

Method getMethod(name, Class...) ：获取某个 public 的 Method （包括父类）
Method getDeclaredMethod(name, Class...) ：获取当前类的某个 Method （不包括父类）
Method[] getMethods() ：获取所有 public 的 Method （包括父类）


          Method[] getDeclaredMethods()

：获取当前类的所有


          Method

（不包括父类）

 1 public class Main {

 2     public static void main(String[] args) throws Exception {

 3         Class stdClass = Student.class;

 4         // 获取public方法getScore，参数为String:

 5         System.out.println(stdClass.getMethod("getScore", String.class));

 6         // 获取继承的public方法getName，无参数:

 7         System.out.println(stdClass.getMethod("getName"));

 8         // 获取private方法getGrade，参数为int:

 9         System.out.println(stdClass.getDeclaredMethod("getGrade", int.class));

10     }

11 }

12

13 class Student extends Person {

14     public int getScore(String type) {

15         return 99;

16     }

17     private int getGrade(int year) {

18         return 1;

19     }

20 }

21

22 class Person {

23     public String getName() {

24         return "Person";

25     }

26 }

一个 Method 对象包含一个方法的所有信息：
- getName() ：返回方法名称，例如： "getScore" ；
- getReturnType() ：返回方法返回值类型，也是一个Class实例，例如： String.class ；
- getParameterTypes() ：返回方法的参数类型，是一个Class数组，例如： {String.class, int.class} ；
- getModifiers() ：返回方法的修饰符，它是一个 int ，不同的bit表示不同的含义。

如果用反射来调用


          substring

方法。

 1 import java.lang.reflect.Method;

 2

 3 public class Main {

 4     public static void main(String[] args) throws Exception {

 5         // String对象:

 6         String s = "Hello world";

 7         // 获取String substring(int)方法，参数为int:

 8         Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);

 9         // 在s对象上调用该方法并获取结果:

10         String r = (String) m.invoke(s, 6);

11         // 打印调用结果:

12         System.out.println(r);

13     }

14 }

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