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。

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

// 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

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

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

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

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

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

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

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

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。

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

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

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

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();
        }
    }
}