谈谈Java中的反射机制

前言

在使用框架进行开发时，我们的开发速度大大提升。我们感叹于它的神奇之处，我们使用它的时候，也要知道其“灵魂”。正所谓，无反射，不框架，框架的灵魂就是反射。

另外，我们在eclipse或者IDEA中编辑Java代码时，它们是怎么知道我们的对象有哪些方法，输入一个点就能给提示呢？

带着问题我们来谈谈反射。

概念

反射：是将一个类的各个部分封装为其他对象，这就是反射机制。

看着上面文邹邹的话语，想必大家并没有理解啥是反射。下面我们来通过一个例子来进行讲解。

我们来看一下我们的Java代码在计算机中经历的几个阶段：

第一个阶段：源代码阶段

首先，我们定义一个猫的类,包含名字，年龄，无参和全参构造方法，和一个猫叫的方法。

Cat.java如下：

public class Cat {
    private String name;//猫的名字
    private int age;//猫的年龄

    public Cat() {//无参构造方法
    }

    public Cat(String name, int age) {//全参构造方法
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void meow(){//猫叫的方法
        System.out.println("喵喵喵~~~");
    }
}

写完这个代码之后，我们并不能运行它，我们需要执行一个操作：编译。

通过Java自带的编译器，使用 javac 这个命令，编译 Cat.java 文件，如果编写的代码没有问题，会在磁盘上生成一个字节码文件：Cat.class 文件。

这个字节码文件放的是什么呢？

它主要包含三个主要的内容：

当然不止这三个内容，还有类的名称等等等等。

这就是java代码在计算机中的第一个阶段：

这时我们的代码还在硬盘，并没有进入内存。

我们先不谈第二个阶段，我们先来谈谈第三个阶段，也就是我们通常new对象的阶段。

第三个阶段:运行时阶段

这就是我们的运行时阶段。

从字节码文件到new出类的对象这又是一个怎样的过程呢？我们需要把字节码文件加载到内存中才能使用，这就要介绍我们的第二个阶段了。

第二个阶段:Class类对象阶段

在Java中万物皆对象，有一个对象来描述字节码文件；这个对象是Class类对象；

需要把字节码中的成员变量，构造方法，成员方法都表示出来，又这些可能不止一个，所以这三种需要由一个数组来存储，所以主要由三个主要的部分组成：

Field[] fields;//成员变量数组
Constuctor[] constuctors;//构造方法数组
Method[] method;//成员方法数组

可以看到，我们把它们存储到对象中了，然后就能够知道有哪些成员变量，哪些方法了，这就解答了我们前面的如何提示问题。

然后通过类对象创建对应的Cat类等对象。

三个阶段

获取字节码Class对象的三种方式

第一种方式

如果我们的java代码在第一个阶段时，它还没有进入内存，我们需要将它加载到内存，需要使用

Class.forName("全类名");方式将其加载到内存，获取Class对象；

第二种方式

如果我们的java代码在第二个阶段时，它还没有创建对象，但是我们已经把它它加载到了内存，获取到了它的类名，我们可以使用 类名.class的方式获取Class对象；

第三种方式

如果我们的java代码在第三个阶段时，已经有了该类的对象，我们只需要用 对象.getClass() 的方式获取Class对象；

下面我们就来演示一下这三种方法的使用；

首先我们创建一个包com.demo.domain(命名随自己来定)，存放我们的实体类对象，本文使用Cat.java进行演示；

package com.demo.domain;

public class Cat {
    private String name;//猫的名字
    private int age;//猫的年龄

    public Cat() {//无参构造方法
    }

    public Cat(String name, int age) {//全参构造方法
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void meow(){//猫叫的方法
        System.out.println("喵喵喵~~~");
    }
}

再创建一个包com.demo.reflect用来演示这三种方式;Demo1.java如下:

package com.demo.reflect;

import com.demo.domain.Cat;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //第一种方式，Class.forName("全类名")
        Class cls1 = Class.forName("com.demo.domain.Cat");
        System.out.println(cls1);
        //输出class com.demo.domain.Cat

        //第一种方式，类名.class
        Class cls2 = Cat.class;//在使用Cat类之前需要进行导入
        System.out.println(cls2);
        //输出class com.demo.domain.Cat

        //第三种方式，已经具有对象，使用对象.getClass
        Cat cat = new Cat();
        Class cls3 = cat.getClass();
        System.out.println(cls3);
        //输出class com.demo.domain.Cat
    }
}

注意：本文没写Class的泛型。

那获取到的三个对象是什么关系呢？我们用一段代码，验证它们的内存地址是否相等。

//比较三个对象
System.out.println(cls1 == cls2);//true
System.out.println(cls2 == cls3);//true

输出均为true，可见它们的内存地址是相同的。

所以，同一个字节码文件，在同一个程序运行的过程中，只会被加载一次，三种方式获取的Class对象都是同一个。

Class对象功能：

• Class对象功能：

  • 获取功能：

    1. 获取成员变量们

       • Field[] getFields() ：获取所有public修饰的成员变量

       • Field getField(String name) 获取指定名称的 public修饰的成员变量

       • Field[] getDeclaredFields() 获取所有的成员变量，不考虑修饰符

       • Field getDeclaredField(String name)

    2. 获取构造方法们

       • Constructor<?>[] getConstructors()

       • Constructor getConstructor(类<?>... parameterTypes)

       • Constructor getDeclaredConstructor(类<?>... parameterTypes)

       • Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()

    3. 获取成员方法们：

       • Method[] getMethods()

       • Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)

       • Method[] getDeclaredMethods()

       • Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)

    4. 获取全类名

       • String getName()

• Field：成员变量

  • 操作：

    1. 设置值

       • void set(Object obj, Object value)

    2. 获取值

       • get(Object obj)

    3. 忽略访问权限修饰符的安全检查

       • setAccessible(true):暴力反射

• Constructor:构造方法

  • 创建对象：

    • T newInstance(Object... initargs)

    • 如果使用空参数构造方法创建对象，操作可以简化：Class对象的newInstance方法

• Method：方法对象

  • 执行方法：

    • Object invoke(Object obj, Object... args)

  • 获取方法名称：

    • String getName:获取方法名

反射好处

反射有很多的优势：

1. 我们可以在程序运行过程中，操作这些对象。
2. 可以为我们的程序进行解耦，提高程序的可扩展性。

相信大家对反射有了一定的了解，感谢大家的阅读。

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