深刻解析Java反射（1） - 基础

深刻解析Java反射（1） - 基础

最近正筹备Samsara框架的开发，而其中的IOC部分很是依靠反射，所以趁这个机会来总结一下关于Java反射的一些知识。本篇为基本篇，基于JDK 1.8。

1、回顾：什么是反射？

反射(Reflection)是Java 程序开发语言的特征之一，它容许运行中的 Java 程序获取自身的信息，而且能够操做类或对象的内部属性。
Oracle官方对反射的解释是

Reflection enables Java code to discover information about the fields, methods and constructors of loaded classes, and to use reflected fields, methods, and constructors to operate on their underlying counterparts, within security restrictions.
The API accommodates applications that need access to either the public members of a target object (based on its runtime class) or the members declared by a given class. It also allows programs to suppress default reflective access control.

简而言之，经过反射，咱们能够在运行时得到程序或程序集中每个类型的成员和成员的信息。
程序中通常的对象的类型都是在编译期就肯定下来的，而Java反射机制能够动态地建立对象并调用其属性，这样的对象的类型在编译期是未知的。因此咱们能够经过反射机制直接建立对象，即便这个对象的类型在编译期是未知的。
反射的核心是JVM在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不须要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

Java反射框架主要提供如下功能：

• 1.在运行时判断任意一个对象所属的类；
• 2.在运行时构造任意一个类的对象；
• 3.在运行时判断任意一个类所具备的成员变量和方法（经过反射甚至能够调用private方法）；
• 4.在运行时调用任意一个对象的方法

  重点：是运行时而不是编译时

  2、反射的主要用途

  不少人都认为反射在实际的Java开发应用中并不普遍，其实否则。
  当咱们在使用IDE(如Eclipse，IDEA)时，当咱们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时，一按点号，编译器就会自动列出它的属性或方法，这里就会用到反射。
  反射最重要的用途就是开发各类通用框架。
  不少框架（好比Spring）都是配置化的（好比经过XML文件配置JavaBean,Action之类的），为了保证框架的通用性，它们可能须要根据配置文件加载不一样的对象或类，调用不一样的方法，这个时候就必须用到反射——运行时动态加载须要加载的对象。
  举一个例子，在运用Struts 2框架的开发中咱们通常会在struts.xml里去配置Action，好比：

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  <action name="login" class="org.ScZyhSoft.test.action.SimpleLoginAction" method="execute"> <result>/shop/shop-index.jsp</result> <result name="error">login.jsp</result> </action>

   

  配置文件与Action创建了一种映射关系，当View层发出请求时，请求会被StrutsPrepareAndExecuteFilter拦截，而后StrutsPrepareAndExecuteFilter会去动态地建立Action实例。
  ——好比咱们请求login.action，那么StrutsPrepareAndExecuteFilter就会去解析struts.xml文件，检索action中name为login的Action，并根据class属性建立SimpleLoginAction实例，并用invoke方法来调用execute方法，这个过程离不开反射。
  对与框架开发人员来讲，反射虽小但做用很是大，它是各类容器实现的核心。而对于通常的开发者来讲，不深刻框架开发则用反射用的就会少一点，不过了解一下框架的底层机制有助于丰富本身的编程思想，也是颇有益的。

  3、反射的基本运用

  上面咱们提到了反射能够用于判断任意对象所属的类，得到Class对象，构造任意一个对象以及调用一个对象。这里咱们介绍一下基本反射功能的实现(反射相关的类通常都在java.lang.relfect包里)。

  1、得到Class对象

  方法有三种
  (1)使用Class类的forName静态方法:

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  public static Class<?> forName(String className) ``` 在JDBC开发中经常使用此方法加载数据库驱动: ```java Class.forName(driver);

   

  (2)直接获取某一个对象的class，好比:

  1 2	Class<?> klass = int.class; Class<?> classInt = Integer.TYPE;

   

  (3)调用某个对象的getClass()方法,好比:

  1 2	StringBuilder str = new StringBuilder("123"); Class<?> klass = str.getClass();

   

  2、判断是否为某个类的实例

  通常地，咱们用instanceof关键字来判断是否为某个类的实例。同时咱们也能够借助反射中Class对象的isInstance()方法来判断是否为某个类的实例，它是一个Native方法：

  1	public native boolean isInstance(Object obj);

   

  3、建立实例

  经过反射来生成对象主要有两种方式。
  （1）使用Class对象的newInstance()方法来建立Class对象对应类的实例。

  1 2	Class<?> c = String.class; Object str = c.newInstance();

   

  （2）先经过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来建立实例。这种方法能够用指定的构造器构造类的实例。

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  //获取String所对应的Class对象 Class<?> c = String.class; //获取String类带一个String参数的构造器 Constructor constructor = c.getConstructor(String.class); //根据构造器建立实例 Object obj = constructor.newInstance("23333"); System.out.println(obj);

   

  4、获取方法

  获取某个Class对象的方法集合，主要有如下几个方法：
  getDeclaredMethods()方法返回类或接口声明的全部方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。

  1	public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException

   

  getMethods()方法返回某个类的全部公用（public）方法，包括其继承类的公用方法。

  1	public Method[] getMethods() throws SecurityException

   

  getMethod方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象

  1	public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

   

  只是这样描述的话可能难以理解，咱们用例子来理解这三个方法：

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  package org.ScZyhSoft.common; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; import java.lang.reflect.Method; public class test1 {     public static void test() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {     Class<?> c = methodClass.class;     Object object = c.newInstance();     Method[] methods = c.getMethods();     Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods();     //获取methodClass类的add方法     Method method = c.getMethod("add", int.class, int.class);     //getMethods()方法获取的全部方法     System.out.println("getMethods获取的方法：");     for(Method m:methods)     System.out.println(m);     //getDeclaredMethods()方法获取的全部方法     System.out.println("getDeclaredMethods获取的方法：");     for(Method m:declaredMethods)     System.out.println(m);     } } class methodClass { public final int fuck = 3; public int add(int a,int b) { return a+b; } public int sub(int a,int b) { return a+b; } }

   

  程序运行的结果以下:

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  getMethods获取的方法： public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.add(int,int) public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.sub(int,int) public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object) public java.lang.String java.lang.Object.toString() public native int java.lang.Object.hashCode() public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass() public final native void java.lang.Object.notify() public final native void java.lang.Object.notifyAll() getDeclaredMethods获取的方法： public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.add(int,int) public int org.ScZyhSoft.common.methodClass.sub(int,int)

   

  能够看到，经过getMethods()获取的方法能够获取到父类的方法,好比java.lang.Object下定义的各个方法。

  5、获取构造器信息

  获取类构造器的用法与上述获取方法的用法相似。主要是经过Class类的getConstructor方法获得Constructor类的一个实例，而Constructor类有一个newInstance方法能够建立一个对象实例:

  1	public T newInstance(Object ... initargs)

   

  此方法能够根据传入的参数来调用对应的Constructor建立对象实例~

  6、获取类的成员变量（字段）信息

  主要是这几个方法，在此再也不赘述：
  getFiled: 访问公有的成员变量
  getDeclaredField：全部已声明的成员变量。但不能获得其父类的成员变量
  getFileds和getDeclaredFields用法同上（参照Method）

  7、调用方法

  当咱们从类中获取了一个方法后，咱们就能够用invoke()方法来调用这个方法。invoke方法的原型为:

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  public Object invoke(Object obj, Object... args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException

   

  下面是一个实例：

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  public class test1 { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException { Class<?> klass = methodClass.class; //建立methodClass的实例 Object obj = klass.newInstance(); //获取methodClass类的add方法 Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class); //调用method对应的方法 => add(1,4) Object result = method.invoke(obj,1,4); System.out.println(result); } } class methodClass { public final int fuck = 3; public int add(int a,int b) { return a+b; } public int sub(int a,int b) { return a+b; } }

   

  关于invoke()方法的详解，后面我会专门写一篇文章来深刻解析invoke的过程。

  8、利用反射建立数组

  数组在Java里是比较特殊的一种类型，它能够赋值给一个Object Reference。下面咱们看一看利用反射建立数组的例子：

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  public static void testArray() throws ClassNotFoundException { Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String"); Object array = Array.newInstance(cls,25); //往数组里添加内容 Array.set(array,0,"hello"); Array.set(array,1,"Java"); Array.set(array,2,"fuck"); Array.set(array,3,"Scala"); Array.set(array,4,"Clojure"); //获取某一项的内容 System.out.println(Array.get(array,3)); }

   

  其中的Array类为java.lang.reflect.Array类。咱们经过Array.newInstance()建立数组对象，它的原型是:

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  public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length) throws NegativeArraySizeException { return newArray(componentType, length); }

   

  而newArray()方法是一个Native方法，它在Hotspot JVM里的具体实现咱们后边再研究，这里先把源码贴出来

  1 2	private static native Object newArray(Class<?> componentType, int length) throws NegativeArraySizeException;

   

  源码目录:openjdk\hotspot\src\share\vm\runtime\reflection.cpp

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  arrayOop Reflection::reflect_new_array(oop element_mirror, jint length, TRAPS) { if (element_mirror == NULL) { THROW_0(vmSymbols::java_lang_NullPointerException()); } if (length < 0) { THROW_0(vmSymbols::java_lang_NegativeArraySizeException()); } if (java_lang_Class::is_primitive(element_mirror)) { Klass* tak = basic_type_mirror_to_arrayklass(element_mirror, CHECK_NULL); return TypeArrayKlass::cast(tak)->allocate(length, THREAD); } else { Klass* k = java_lang_Class::as_Klass(element_mirror); if (k->oop_is_array() && ArrayKlass::cast(k)->dimension() >= MAX_DIM) { THROW_0(vmSymbols::java_lang_IllegalArgumentException()); } return oopFactory::new_objArray(k, length, THREAD); } }

   

  另外，Array类的set()和get()方法都为Native方法，在HotSpot JVM里分别对应Reflection::array_set和Reflection::array_get方法，这里就不详细解析了。

  4、反射的一些注意事项（待补充）

  因为反射会额外消耗必定的系统资源，所以若是不须要动态地建立一个对象，那么就不须要用反射。另外，反射调用方法时能够忽略权限检查，所以可能会破坏封装性而致使安全问题