Java原来如此-反射机制

在Java运行时环境中，对于任意一个类，能知道这个类有哪些属性和方法。对于任意一个对象，能调用它的任意一个方法。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java语言的反射（Reflection）机制。

Java反射机制主要提供了以下功能。

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有的成员变量和方法。

4.      在运行时调用任意一个对象的方法。

反射机制是Java被视为动态语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其方法修饰符，父类，实现的接口，属性，方法等信息，并可于运行时改变属性内容或调用方法。

Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体，或对其属性设值，或唤起其方法。这种“看透class”的能力被称为introspection（內省，内观，反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中：

Class类：代表一个类。

Field类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

Method类：代表类的方法。

Constructor类：代表类的构造方法。

Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法。

要想使用反射，首先需要获得待处理类或对象所对应的Class对象。

获取某个类或某个对象所对应的class对象的常用的3种方式：

1.      使用Class类的静态方法forName：Class.forName(“java.lang.String”);

2.      使用类的.class语法：String.class;

3.      使用对象的getClass()方法：String s = “aa”;Class<?> clazz = s.getClass();

在java.lang.Object类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API中的核心类，它有以下方法

getName()：获得类的完整名字。

getFields()：获得类的public类型的属性。

getDeclaredFields()：获得类的所有属性。

getMethods()：获得类的public类型的方法。

getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。

getMethod(String name,Class[]parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes参数指定方法的参数类型。

getConstructors()：获得类的public类型的构造方法。

getConstructor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes参数指定构造方法的参数类型。

newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。

以下程序演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息。

package com.zhouyu.reflect;

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try
        {
            Class<?> classType = Class.forName(args[0]);
            Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();
            for(Method method : methods)
            {
                System.out.println(method);
            }
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.toString());
        }
    }
}

以下代码运用反射机制调用InvokeTester对象的add()和echo()方法：

package com.zhouyu.reflect;

import java.lang.reflect.*;

public class InvokeTester
{
    public int add(int num1,int num2)
    {
        return num1 + num2;
    }

    public String echo(String message)
    {
        return "hello" + message;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
/*
        //传统方式
        InvokeTester invokeTester = new InvokeTester();
        System.out.println(invokeTester.add(1,2));
        System.out.println(invokeTester.echo("Tom"));
*/

        //反射方式
        Class<?> classType = InvokeTester.class;
        Object invokeTester = classType.newInstance();
        Method addMethod = classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});
        Object result = addMethod.invoke(invokeTester,new Object[]{1,2});
        System.out.println((Integer)result);

        Method echoMethod = classType.getMethod("echo",new Class[]{String.class});
        Object resultStr = echoMethod.invoke(invokeTester,new Object[]{"Tom"});
        System.out.println((String)resultStr);
    }
}

Method类的invoke(Objectobj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。Invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回。

若想通过类的不带参数的构造方法来生成对象，我们有两种方式：

1.      先获取Class对象，然后通过该Class对象的newInstance()方法直接生成即可：

Class<?> classType = String.class;

Object obj = classType.newInstance();

2.      先获得Class对象，然后通过该对象获得对应的Constructor对象，再通过该Constructor对象的newInstance()方法生成：

Class<?> classType = Customer.class;

Constructor cons = classType.getConstructor(new Class[]{});

Object obj = cons.newInstance(new Object[]{});

若想通过类的带参数的构造方法生成对象，只能使用下面这一种方式：

Class<?> classType = Customer.class;

Constructor cons = classType.getConstructor(newClass[]{String.class,int.class});

Object obj = cons.newInstance(new Object[]{“hello”,3});

实例

package com.zhouyu.reflect;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectTester
{
    //该方法实现对Customer对象的拷贝操作
    public Object copy(Object object)
    {
        Object objectCopy = null;
        try
        {
            Class<?> classType = object.getClass();
/*
            //不带参数的第一种方法
            Object obj = classType.newInstance();
*/
            //不带参数的第二种方法
            Constructor cons = classType.getConstructor(new Class[]{});
            objectCopy = cons.newInstance(new Object[]{});
/*
            //带参数的
            Constructor cons2 = classType.getConstructor(new Class[]{String.class,int.class});
            Object obj3 = cons2.newInstance(new Object[]{"Tom",32});

            System.out.println(obj);
            System.out.println(obj2);
            System.out.println(obj3);
*/
            // 获得对象的所有成员变量
            Field[] fields = classType.getDeclaredFields();

            for (Field field : fields)
            {
                String name = field.getName();

                String firstLetter = name.substring(0, 1).toUpperCase();// 将属性的首字母转换为大写

                String getMethodName = "get" + firstLetter + name.substring(1);
                String setMethodName = "set" + firstLetter + name.substring(1);

                Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName,
                        new Class[] {});

                Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName,
                        new Class[] { field.getType() });

                Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});

                setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });
            }

        }
        catch (Exception e)
        {
            System.out.println(e.toString());
        }
        return objectCopy;
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        Customer customer = new Customer("Tom", 20);
        customer.setId(1L);

        ReflectTester test = new ReflectTester();

        Customer customer2 = (Customer) test.copy(customer);

        System.out.println(customer2.getId() + "," + customer2.getName() + ","
                + customer2.getAge());
    }
}

class Customer
{
    private Long id;

    private String name;

    private int age;

    public Customer()
    {

    }

    public Customer(String name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Long getId()
    {
        return id;
    }

    public void setId(Long id)
    {
        this.id = id;
    }

    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;
    }
}

Java.lang.Array类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。

实例

package com.zhouyu.reflect;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester1
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

		Object array = Array.newInstance(classType, 10);

		Array.set(array, 5, "hello");

		String str = (String)Array.get(array, 5);

		System.out.println(str);
	}
}