Java学习之反射机制及应用场景

前言：

最近公司正在进行业务组件化进程，其中的路由实现用到了Java的反射机制，既然用到了就想着好好学习总结一下，其实无论是之前的EventBus 2.x版本还是Retrofit、早期的View注解框架都或多或少的用到Java的反射机制。以下是自己使用反射的两个地方，感兴趣的同学可以看下：Android okHttp网络请求之Json解析，Android业务组件化之子模块SubModule的拆分以及它们之间的路由Router实现。

什么是Java反射机制？

JAVA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；这种动态获取的以及动态调用对象的方法的功能称为Java的反射机制。

反射机制提供了哪些功能？

• 在运行时判定任意一个对象所属的类

• 在运行时构造任意一个类的对象；

• 在运行时判定任意一个类所具有的成员变量和方法；

• 在运行时调用任意一个对象的方法；

• 生成动态代理；

Java反射机制类：

java.lang.Class; //类
java.lang.reflect.Constructor;//构造方法
java.lang.reflect.Field; //类的成员变量
java.lang.reflect.Method;//类的方法
java.lang.reflect.Modifier;//访问权限

Java反射机制实现：

1.）class对象的获取

//第一种方式 通过对象getClass方法
Person person = new Person();
Class<?> class1 = person.getClass();
//第二种方式 通过类的class属性
class1 = Person.class;
try {
    //第三种方式 通过Class类的静态方法——forName()来实现
    class1 = Class.forName("com.whoislcj.reflectdemo.Person");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

2.）获取class对象的摘要信息

boolean isPrimitive = class1.isPrimitive();//判断是否是基础类型
boolean isArray = class1.isArray();//判断是否是集合类
boolean isAnnotation = class1.isAnnotation();//判断是否是注解类
boolean isInterface = class1.isInterface();//判断是否是接口类
boolean isEnum = class1.isEnum();//判断是否是枚举类
boolean isAnonymousClass = class1.isAnonymousClass();//判断是否是匿名内部类
boolean isAnnotationPresent = class1.isAnnotationPresent(Deprecated.class);//判断是否被某个注解类修饰

String className = class1.getName();//获取class名字 包含包名路径
Package aPackage = class1.getPackage();//获取class的包信息
String simpleName = class1.getSimpleName();//获取class类名
int modifiers = class1.getModifiers();//获取class访问权限

Class<?>[] declaredClasses = class1.getDeclaredClasses();//内部类
Class<?> declaringClass = class1.getDeclaringClass();//外部类

3.）获取class对象的属性、方法、构造函数等

Field[] allFields = class1.getDeclaredFields();//获取class对象的所有属性
Field[] publicFields = class1.getFields();//获取class对象的public属性
try {
    Field ageField = class1.getDeclaredField("age");//获取class指定属性
    Field desField = class1.getField("des");//获取class指定的public属性
} catch (NoSuchFieldException e) {
    e.printStackTrace();
}

Method[] methods = class1.getDeclaredMethods();//获取class对象的所有声明方法
Method[] allMethods = class1.getMethods();//获取class对象的所有方法 包括父类的方法

Class parentClass = class1.getSuperclass();//获取class对象的父类
Class<?>[] interfaceClasses = class1.getInterfaces();//获取class对象的所有接口

Constructor<?>[] allConstructors = class1.getDeclaredConstructors();//获取class对象的所有声明构造函数
Constructor<?>[] publicConstructors = class1.getConstructors();//获取class对象public构造函数
try {
    Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class});//获取指定声明构造函数
    Constructor publicConstructor = class1.getConstructor(new Class[]{});//获取指定声明的public构造函数
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
}

Annotation[] annotations = class1.getAnnotations();//获取class对象的所有注解
Annotation annotation = class1.getAnnotation(Deprecated.class);//获取class对象指定注解

Type genericSuperclass = class1.getGenericSuperclass();//获取class对象的直接超类的 Type
Type[] interfaceTypes = class1.getGenericInterfaces();//获取class对象的所有接口的type集合

4.）class对象动态生成

//第一种方式 Class对象调用newInstance()方法生成
Object obj = class1.newInstance();
//第二种方式 对象获得对应的Constructor对象，再通过该Constructor对象的newInstance()方法生成
Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class});//获取指定声明构造函数
obj = constructor.newInstance(new Object[]{"lcj"});

5.）动态调用函数

try {
    // 生成新的对象：用newInstance()方法
    Object obj = class1.newInstance();
    //判断该对象是否是Person的子类
    boolean isInstanceOf = obj instanceof Person;
    //首先需要获得与该方法对应的Method对象
    Method method = class1.getDeclaredMethod("setAge", new Class[]{int.class});
    //调用指定的函数并传递参数
    method.invoke(obj, 28);
    method = class1.getDeclaredMethod("getAge");
    Object result = method.invoke(obj, new Class[]{});
} catch (InstantiationException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
    e.printStackTrace();
}

6.)通过反射机制获取泛型类型

例如下面这种结构

//People类
public class People<T> {}
//Person类继承People类
public class Person<T> extends People<String> implements PersonInterface<Integer> {}
//PersonInterface接口
public interface PersonInterface<T> {}

获取泛型类型

Person<String> person = new Person<>();
//第一种方式 通过对象getClass方法
Class<?> class1 = person.getClass();
Type genericSuperclass = class1.getGenericSuperclass();//获取class对象的直接超类的 Type
Type[] interfaceTypes = class1.getGenericInterfaces();//获取class对象的所有接口的Type集合

getComponentType(genericSuperclass);
getComponentType(interfaceTypes[0]);

getComponentType具体实现

private Class<?> getComponentType(Type type) {
Class<?> componentType = null;
if (type instanceof ParameterizedType) {
    //getActualTypeArguments()返回表示此类型实际类型参数的 Type 对象的数组。
    Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
    if (actualTypeArguments != null && actualTypeArguments.length > 0) {
    componentType = (Class<?>) actualTypeArguments[0];
    }
} else if (type instanceof GenericArrayType) {
    // 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
    componentType = (Class<?>) ((GenericArrayType) type).getGenericComponentType();
} else {
    componentType = (Class<?>) type;
}
return componentType;
}

6.)通过反射机制获取注解信息

 这里重点以获取Method的注解信息为例

try {
    //首先需要获得与该方法对应的Method对象
    Method method = class1.getDeclaredMethod("jumpToGoodsDetail", new Class[]{String.class, String.class});
    Annotation[] annotations1 = method.getAnnotations();//获取所有的方法注解信息
    Annotation annotation1 = method.getAnnotation(RouterUri.class);//获取指定的注解信息
    TypeVariable[] typeVariables1 = method.getTypeParameters();
    Annotation[][] parameterAnnotationsArray = method.getParameterAnnotations();//拿到所有参数注解信息
    Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();//获取所有参数class类型
    Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();//获取所有参数的type类型
    Class<?> returnType = method.getReturnType();//获取方法的返回类型
    int modifiers = method.getModifiers();//获取方法的访问权限
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
}

反射机制的应用场景：

• 逆向代码 ，例如反编译
• 与注解相结合的框架 例如Retrofit
• 单纯的反射机制应用框架 例如EventBus 2.x
• 动态生成类框架 例如Gson

反射机制的优缺点：

 优点：

运行期类型的判断，动态类加载，动态代理使用反射。

 缺点：

性能是一个问题，反射相当于一系列解释操作，通知jvm要做的事情，性能比直接的java代码要慢很多。

总结：

Java的反射机制在平时的业务开发过程中很少使用到，但是在一些基础框架的搭建上应用非常广泛，今天简单的总结学习了一下，还有很多未知的知识等以后用到再做补充。