Java语法之反射

一、反射机制

在前面Java语法之注解自定义注解时我们也有提到反射，要获取类方法和字段的注解信息，必须通过Java的反射技术来获取 Annotation对象。那什么是反射呢?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。它有点类似照妖镜的作用，不管是什么妖魔鬼怪(类或对象)都能看到它的真面目(获取类的属性方法、调用对象的属性方法)。

二、Class理解

反射机制可以动态获取类信息以及调用对象方法，那它是通过什么实现的呢？这就要介绍下Class类了。首先明确Class也是一个类，只是它是一个描述类的类，它也可以生成对象。对于每个类而言，在JRE中有且仅有一个不变的 Class 类型的对象，而这个Class 类型的对象只能由系统建立，封装了当前对象所对应的类的信息，有哪些属性，方法，构造器，实现了哪些接口等等。而且每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成。

那要获取类信息或调用对象方法，肯定首先要获取到该类或对象对应的Class类的实例。一般获取Class对象有三种方式。

1. 通过类名获取   类名.class

2. 通过对象获取   对象.getClass()

3. 通过全类名获取 Class.forName(全类名)

这里我们可以使用用字符串来做验证。输出结果都是class java.lang.String。

package Reflection;

public class ReflectionTest {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
       //字符串的例子
       Class clazz = null;
       //类名.class
       clazz = String.class;
       System.out.println(clazz);
       //对象.getClass()
       clazz = "ReflectionTest".getClass();
       System.out.println(clazz);
       //Class.forName(全类名)
       clazz = Class.forName("java.lang.String");
       System.out.println(clazz);

    }

}

class java.lang.String
class java.lang.String
class java.lang.String

上面通过三种方式能获取到Class实例，然后再了解一下Class类常用的方法

方法名	功能说明
forName(String name)	返回指定类名 name 的 Class 对象
newInstance()	调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
newInstance(Object []args)	调用当前格式构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或void）名称
getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
getClassLoader()	返回该类的类加载器
getSuperclass()	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
getFields()	获取类中public类型的属性
getField(String name)	获取类特定的方法，name参数指定了属性的名称
getDeclaredFields()	获取类中所有的属性(public、protected、default、private),但不包括继承的属性
getDeclaredField(String name)	获取类特定的方法，name参数指定了属性的名称
getConstructors()	获取类中的公共方法
getConstructor(Class[] params)	获取类的特定构造方法,params参数指定构造方法的参数类型
getDeclaredConstructors()	获取类中所有的构造方法(public、protected、default、private)
getDeclaredConstructor(Class[] params)	获取类的特定构造方法,params参数指定构造方法的参数类型
getMethods()	获得类的public类型的方法
getMethod(String name, Class[] params)	获得类的特定方法,name参数指定方法的名字,params参数指定方法的参数类型
getDeclaredMethods()	获取类中所有的方法(public、protected、default、private)
getDeclaredMethod(String name, Class[] params)	获得类的特定方法,name参数指定方法的名字,params参数指定方法的参数类型

三、反射的使用

这里要着重介绍下上面API的使用，因为在后面要学习的Spring中IOC的原理就是反射加工厂模式。学好反射API有助于理解Spring框架内部实现。为了演示Class方法的使用，在注解demo的基础上对Person、Student类进行了修改。

Person类：

package Reflection;

@CustomDescription(description="基类")
@CustomDescription(description="人")
public class Person {

    private String Name;

    public String getName() {
        return Name;
    }

    public void setName(String name) {
        Name = name;
    }

    public String PersonPublicMethod(String str)
    {
        return str;
    }

    public Person(String name) {
        Name = name;
    }

    public String PersonPrivateMethod(String str)
    {
        return str;
    }

    public Person() {
        super();
    }

}

Student类:

package Reflection;

@CustomDescription(description="学生")
@CustomDescription(description="人")
public class Student extends Person {
    public String StudentId;

    public String getStudentId() {
        return StudentId;
    }

    public void setStudentId(String studentId) {
        StudentId = studentId;
    }

    public String StudentPublicMethod(String str)
    {
        return str;
    }

    private String StudentPrivateMethod(String str)
    {
        return str;
    }

    public Student(String name, String studentId) {
        super(name);
        StudentId = studentId;
    }

    private Student(String name) {
        super(name);
        StudentId="123456";
    }

    public Student() {

    }
}

一、描述方法Method

描述方法的主要是4个获取方法getMethods、getMethod、getDeclaredMethods、getDeclaredMethod和1个调用方法invoke。
getMethods：获取clazz对应类中的所有方法，不能获取private方法,且获取从父类继承来的所有方法包括私有父类的私有方法
getMethod：获取clazz对应类中指定方法名和参数类型的方法，不能获取private方法,且获取从父类继承来的所有方法包括私有父类的私有方法，因为存在同方法名不同参数这种情况，所以只有同时指定方法名和参数类型才能唯一确定一个方法。
getDeclaredMethods：获取所有方法，包括私有方法,所有声明的方法，都可以获取到，且只获取当前类的方法。
getDeclaredMethod：获取clazz对应类中指定方法名和参数类型的方法，包括私有方法,所有声明的方法，都可以获取到，且只获取当前类的方法。
Invoke：执行方法,第一个参数表示执行哪个对象的方法，剩下的参数是执行方法时需要传入的参数,私有方法的执行，必须在调用invoke之前加上一句method.setAccessible(true);

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

        Class clazz = Class.forName("Reflection.Student");
        Method method=null;
        Method[] methods=null;

        methods = clazz.getMethods();
        for(Method mth:methods){
            System.out.print(mth.getName()+" ");
        }
        System.out.println();

        method = clazz.getMethod("StudentPublicMethod",String.class);
        System.out.print(method.getName()+" ");
        System.out.println();

        methods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method mth:methods){
            System.out.print(mth.getName()+" ");
        }
        System.out.println();

        method = clazz.getDeclaredMethod("StudentPrivateMethod",String.class);
        System.out.print(method.getName()+" ");
        System.out.println();

        Object obje = clazz.newInstance();
        method.setAccessible(true);
        String result=(String) method.invoke(obje,"inputParams");
        System.out.println(result);
    }

输出结果:

StudentPublicMethod setStudentId getStudentId getName setName PersonPrivateMethod PersonPublicMethod wait wait wait equals toString hashCode getClass notify notifyAll
StudentPublicMethod
StudentPrivateMethod StudentPublicMethod setStudentId getStudentId
StudentPrivateMethod
inputParams

二、描述字段Filed
描述字段Filed方法的使用和描述方法Method中方法的使用有点类似，也是4个获取字段的方法：getFields、getField、getDeclaredFields、getDeclaredField。
getFields：获得某个类的所有的公共（public）的字段，包括父类中的字段。
getField：获取某个类public成员变量中指定变量名的字段，包括基类。
getDeclaredFields：获得某个类的所有声明的字段，即包括public、private和proteced，但是不包括父类的申明字段。
getDeclaredField：获取某个类的所有成员变量指定变量名的字段，不包括基类。

1.字段获取

        Class clazz = Class.forName("Reflection.Student");
        System.out.println("---------getDeclaredFields---------");
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field field: fields){
            System.out.print(field.getName()+" ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("---------getFields---------");
        fields = clazz.getFields();
        for(Field field: fields){
            System.out.print(field.getName()+" ");
        }
        System.out.println();

        System.out.println("---------getDeclaredField---------");
        Field field = clazz.getDeclaredField("StudentId");
        field.setAccessible(true);
        System.out.println(field.getName());

        System.out.println("---------getField--------");

        field = clazz.getField("StudentId");
        System.out.println(field.getName());

---------getDeclaredFields---------
StudentId
---------getFields---------
StudentId
---------getDeclaredField---------
StudentId
---------getField--------
StudentId

2.字段的使用

    Class clazz = Class.forName("Reflection.Person");
    Person person = new Person("CYW");
        //获取私有字段的值
        Field field = clazz.getDeclaredField("Name");
        //由于是私有字段,需要使用setAccessible(true)
        field.setAccessible(true);
        Object val = field.get(person);
        System.out.println(val);
        //改变私有字段的值
        field.set(person, "ivan");
        System.out.println(person.getName());

三、描述构造器Constructor
先介绍下描述构造函数Constructor用到的方法，主要用到的还是4个：getConstructors、getDeclaredConstructors、getConstructor、getDeclaredConstructor。和前面Method、Field用的方法进行比较，类比思想，举一反三，我们也能大概了解这几个方法的使用。其实在编程中有好多体现哲学思想的地方，有正有反，有阴有阳，学会思考这样可以以点带面，触类旁通。
getConstructors：获取对应类中public类型的构造函数，且只获取当前类的构造函数
getConstructor：获取对应类中public指定参数类型的构造函数，且只获取当前类的构造函数
getDeclaredConstructors：获取对应类中所有构造函数，包括私有构造函数，且只获取当前类的构造函数。

getDeclaredConstructor：获取对应类中指定参数类型的方法，包括私有构造函数，且只获取当前类的方法。

        String className = "Reflection.Student";
        Class<Student> clazz = (Class<Student>) Class.forName(className);

        //指定成父类之后实际还是获取子类的构造函数
        Constructor<Person> [] constructors =
                (Constructor<Person>[]) Class.forName(className).getConstructors();

        for(Constructor<Person> constructor: constructors){
            System.out.println("getConstructors:"+constructor);
        }

        Constructor<Student> []  constructorsa =
                (Constructor<Student>[]) Class.forName(className).getDeclaredConstructors();

        for(Constructor<Student> constructor: constructorsa){
            System.out.println("getDeclaredConstructors:"+constructor);
        }

      //通过getConstructor获取公有构造函数
        Constructor<Student> constructor = clazz.getConstructor(String.class, String.class);
        System.out.println("getConstructor:"+constructor);
        Student obj = constructor.newInstance("cyw", "123456");
        System.out.println(obj.getName());

        //通过getDeclaredConstructor获取私有构造函数
        constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println("getDeclaredConstructor:"+constructor);
        //对于私有构造函数在初始化之前要设置setAccessible(true)
        constructor.setAccessible(true);
        obj = constructor.newInstance("cyw");
        System.out.println(obj.getName());

getConstructors:public Reflection.Student(java.lang.String,java.lang.String)
getConstructors:public Reflection.Student()
getDeclaredConstructors:public Reflection.Student(java.lang.String,java.lang.String)
getDeclaredConstructors:private Reflection.Student(java.lang.String)
getDeclaredConstructors:public Reflection.Student()
getConstructor:public Reflection.Student(java.lang.String,java.lang.String)
cyw
getDeclaredConstructor:private Reflection.Student(java.lang.String)
cyw

四、描述注解Annotation
描述注解主要用到getAnnotation(Class<A> annotationClass) 方法，它返回该元素的指定类型的注解，否则返回null。

        String className = "Reflection.Student";
        Class<Student> clazz = (Class<Student>) Class.forName(className);
        CustomDescriptions  customDescriptions =clazz.getAnnotation(CustomDescriptions.class);
        for(CustomDescription h: customDescriptions.value()){
            System.out.println("description:" + h.description());
        }

description:学生
description:人