Java反射机制那些事

前言

前不久学习了反射机制，来总结下。

在此以前，回顾下java程序的编译运行过程，分为三个阶段：源码（.java文件）进过编译生成字节码文件（.class文件），而后jvm加载字节码文件执行程序（runtime）。

前两个步骤（编译阶段）是在硬盘上完成的，后一个步骤（运行阶段）是在内存中完成的，而中间这个衔接就是：jvm经过类加载器----ClassLoader把硬盘中的class文件加载到内存中生成一个Class类的对象，这样就能够使用这个类中的成员变量和方法。一个类默认只会被加载一次，因此这个类对应的Class对象有且仅有一个。

什么是java反射机制？

1983年Smith首次提出反射这个概念，主要指程序能够访问、检测和修改他自己状态或行为的一种能力。

java反射机制是在运行状态中中对类进行解剖并操做类中的构造方法，成员方法，成员属性(主要用于框架中)，这种动态获取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。

Class对象和反射机制的联系。

了解了反射机制的概念，那么可见要想利用java反射机制作一些事，那么就要利用Class对象，因此说Class对象是反射的前提。

那么，怎么获取Class对象？

java中有三种方式获取Class对象：

1. 类名.class

2. 对象名.getClass

3. Class.forName("全限定名（包名 + 类名）");

补充：Class对象分两种

1.普通Class对象：基于 引用类型

2.预约义(在jvm中的)Class对象：基于 基本类型 和 void

反射机制的几种做用：

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
4. 在运行时调用任意一个对象的方法

先准备一个类：

package com.test.demo;

public class Student {
    public String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    private Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void show(String msg){
        System.out.println("show方法 = " + msg);
    }
    private void speak(String msg,int number){
        System.out.println("speak方法 = " + msg +":"+ number );
    }

@Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
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反射的使用1：构造器（Constructor）的反射

再次以前，咱们能够经过公共的空参构造new一个Student，可是没法new私有的满参构造。

Student student = new Student();
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如今来反射构造构造器（反射的形式建立实例）

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> clazz = Student.class;
        /* 根据参数类型获取相应的构造器 参数类型是形参类型 */
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();
        /* 建立实例 参数类型是实参类型（形参一一对应） */
        Object obj = constructor.newInstance();
        System.out.println("obj = " + obj);
}
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这样获取到的Student对象和new出来的空参构造器new出来的对象效果同样的（实际业务开发并无意义）。

前者经过new建立出来对象的方式相比用反射建立的对象更被动，前者 是被new出来的，而用反射，是本身建立本身（对象），构造方法反客为主。

还有一种方式，就是直接经过Class对象建立构造器：

public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> clazz = Student.class;
        /* 默认调用空参构造建立一个实例 jdk9中已过期 */
        Object obj = clazz.newInstance();
        System.out.println("obj = " + obj);
    }
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在Student类中 ，还有一个私有的构造器，正常方式下是不能经过私有构造器建立对象的。，可是反射能够作到：

public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
            InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> clazz = Student.class;
        /*
            获取构造
            由于权限是私有，但getConstructor()只能获取public修饰的方法
            getDeclaredConstructor():获取声明的方法。只要声明的就能够
         */
       Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
       System.out.println("满参私有构造 ：" + constructor);
        /*
            私有构造，newInstance会产生非法访问异常：java.lang.IllegalAccessException
            因此要改变权限setAccessible() -->暴力反射
         */
        constructor.setAccessible(true);
       Object obj = constructor.newInstance("小明",20);

        System.out.println("obj = " + obj);
    }
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以上就是利用反射来建立一个对象（反射构造器）。

反射的使用2：方法（Method）的反射

接下来看看Student对象内两个方法的反射

咱们以前（外部）使用方法，都是都是经过对象调用（非私有）方法，若是是静态方法就是类直接调用。

那么，使用反射调用（非私有）方法，该怎么作？

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //获取Class对象
        Student student = new Student();
        Class<? extends Student> clazz = student.getClass();
        /* getMethod():获取Class对象里的方法 参数一：方法名 参数二：参数列表类型 */
        Method show = clazz.getMethod("show", String.class);
        /* 调用show方法须要对象和参数 invoke()方法：调用的意思 参数一：调用此方法的对象 参数二：调用此方法须要传入的实参 */
        show.invoke(student, "hello public show");
    }
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反射能够理解为语言语法上的倒装句：

咱们平时写代码都是我（对象）去调用方法，这里就是：

new Student().show("对象调用方法");

而在 show.invoke(student, "hello public show"); 中，

show方法考虑的是谁来调用我，而后Student对象说，我来调用你（student做为参数）。

扩展：若是公共的show方法加上static关键字，会影响方法调用吗？

提示：静态与对象无关.

答：加上static关键字，普通代码即便不new对象也能够调用，这个你们都知道，那么，在show.invoke(student, "hello public show"); 中参数1 写 null 也是不影响的，由于，show方法来自于 Student的Class对象。

接下来看看私有方法的反射如何实现？

ps: 反射通道的API都颇有规律，可读性很强

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
         //获取Class对象
        Student student = new Student();
        Class<? extends Student> clazz = student.getClass();
        /* getDeclaredMethod():获取Class对象里的声明过的方法(包括) 参数一：方法名 参数二：参数列表类型 */
        Method speak = clazz.getDeclaredMethod("speak", String.class, int.class);
        //私有方法，暴力反射
        speak.setAccessible(true);
        /* 调用show方法须要对象和参数 invoke()方法：调用的意思 参数一：调用此方法的对象 参数二：调用此方法须要传入的实参 */
        speak.invoke(student, "hello private speak",2018);
    }
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反射的使用3：属性（Field）的反射

在Student实体中有一个共有属性一个私有属性，咱们能够经过对象来设置共有属性的值，那么经过反射如何实现全部属性的赋值？

先来看看共有属性name的赋值

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
         //获取Class对象,参数全限定名
        Class<?> clazz = Class.forName("com.test.demo.Student");
        /* getField():经过属性名获取属性 */
        Field name = clazz.getField("name");
        //获取对象
        Object obj = clazz.newInstance();
        /* 设置一个值 参数一：哪一个对象的属性值 参数二：参数 */
        name.set(obj,"张三");
        System.out.println(obj);
    }
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根据前面说的API，反射属性不难理解。

私有属性的反射也不难实现

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
         //获取Class对象,参数全限定名
        Class<?> clazz = Class.forName("com.test.demo.Student");
        /* getDeclaredField():经过属性名获取（全部权限）属性 */
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        //暴力反射
        age.setAccessible(true);
        //建立对象
        Object obj = clazz.newInstance();
        /* 设置一个值 参数一：哪一个对象的属性值 参数二：参数 */
        age.set(obj,20);
        System.out.println(obj);
    }
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总结：

使用java的反射机制，通常须要遵循三步：

1. 得到你想操做类的Class对象
2. 经过第一步得到的Class对象去取得操做类的方法或是属性名
3. 操做第二步取得的方法或是属性

那么反射到底有什么用？

反射最主要仍是运用在框架中，了解反射(不止反射)才更好的了解一些框架的原理。