Java 反射 分析类和对象

Java 反射 分析类和对象

@author ixenos

摘要：优化程序启动策略、在运行时使用反射分析类的结构和对象

优化程序启动策略

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在启动时，包含main方法的类被加载。它会加载所有它需要的类。这些被加载的类又要加载它们需要的类，以此类推，这是JVM的动态加载机制。

对于一个大型的应用程序，这将消耗很多时间，用户体验不好。此时可以通过反射来优化程序启动策略，要确保包含main方法的类没有显示地引用其他的类。

首先，显式一个启动动画，然后通过调用Class.forName手动加载其他的类，预加载。

在运行时使用反射分析类的结构

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在java.lang.reflect包中有三个类Field、Method和Constructor，分别用于描述类的域、方法和构造器。

这三个类都有getName方法返回项目的名称

Field类的getType方法可返回描述域所属类型的Class对象

Method和Constructor类都有报告参数的方法，Method类还有报告返回类型的方法

这三个类还有getModifiers方法返回整数数值，用不同的位开关描述public和static这样的修饰符的使用状况。还可以使用java.lang.reflect.Modifier类的静态方法分析getModifiers返回的整数数值，如isPublic、isFinal、isPrivate

Class类中的getFields、getMethods和getConstructors方法返回类提供的public域、方法和构造器数组，其中包括超类的公有成员

Class类中的getDeclareFields、getDeclareMethods和getDeclaredConstructors方法将返回类中声明的所有域、方法和构造器，不包括超类的成员

在运行时使用反射分析对象

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从上一节知道如何查看任意对象的数据域名称和类型：获得对应的Class对象，通过Class对象调用getDeclareFields

本节进一步查看数据域的实际内容（对对象进行分析）

1.查看数据域的关键方法是Field类中的get方法

　　如果f是一个Field类型的对象，obj是某个包含f域的类的对象，f.get(obj)将返回一个对象，其值为obj域的当前值

Employee harry = new Employee("Harry Hacker", 35000, 10, 1, 1989);
//反射分析类
Class c1 = harry..getClass();
Field f = c1.getDeclaredField("name");
//反射分析对象
Object v = f.get(harry);

　　*反射机制的默认行为受限于Java的访问控，然而，如果一个Java程序没有收到安全管理器的控制，就可以覆盖访问控制

　　*这需要调用Field、Method和Constructor对象的setAccessible方法，如f.setAccessible(true);

　　*setAccessible是AccessibleObject类中的一个方法，是Field、Method和Constructor类的公共超类

//以下是一个利用反射实现的对任意类型对象的toString方法

 1 Class ObjectAnalyzer
 2 {
 3     public String toString(Object obj)
 4     {
 5         Class c1 = obj.getClass();
 6         ...
 7         String r = c1.getName();
 8         //检查这个类及其所有超类的域
 9         do
10         {
11             r += "[";
12             Fields[] fields = c1.getDeclaredFields();
13             //AccessibleObject.setAccessible也有静态方法哟
14             //使所有的域可以访问
15             AccessibleObject.setAccessible(fields, true);
16             //获得所有域的变量名和值
17             for(Field f : fields)
18             {
19                 //静态域在运行时不变，没有分析的必要
20                 if(!Modifier.isStatic(f.getModifiers()))
21                 {
22                     //表明当前类是上一次分析的类
23                     if(!r.endsWith("[")) { r +=" ,"; }
24                     //变量名 = ...
25                     r += f.getName() + "=";
26                     try
27                     {
28                         //get当前obj对象的f域的值
29                         Object val = f.get(obj);
30                         r += toString(val);
31                     }
32                     catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }
33                 }
34             }
35             //完成当前类，前进到基类
36             r += "]";
37             c1 = c1.getSuperClass();
38         }
39         //当没有基类时结束循环
40         while (c1 != null);
41         return r;
42     }
43     ...
44 }

//使用该toSting方法示例：

public String toString(){ return new ObjectAnalyzer().toString(this); } //使用this指向当前对象

 1 import java.util.ArrayList;
 2
 3 /**
 4  *这个程序使用反射的toString方法来查看任意对象的内部信息
 5  */
 6
 7 public class ObjectAnalyzerTest
 8 {
 9     public class void main(String[] args)
10     {
11         ArrayList<Integer> squares = new ArrayList<>();
12         for(int i = 1; i <= 5; i++)
13         {
14             square.add(i * i);
15         }
16         System.out.println(new ObjectAnalyzer().toString(squares));
17     }
18 }

***This和super都不能在main()方法中使用，main()方法是静态的，this是本类对象的引用，静态先于对象，所以是不能使用的。

　　为什么？因为静态方法是在类加载的时候执行.类刚加载可能还没有创建对象,所以就不能用this

　　动态加载请看另一篇文章http://www.cnblogs.com/ixenos/p/5682088.html

//对toString改进使其能查看数组内部，以及记录被访问过的对象来阻止循环引用

 1 package objectAnalyzer;
 2
 3 import java.lang.reflect.AccessibleObject;
 4 import java.lang.reflect.Array;
 5 import java.lang.reflect.Field;
 6 import java.lang.reflect.Modifier;
 7 import java.util.ArrayList;
 8
 9 public class ObjectAnalyzer
10 {
11    private ArrayList<Object> visited = new ArrayList<>();
12
13    /**
14     * Converts an object to a string representation that lists all fields.
15     * @param obj an object
16     * @return a string with the object's class name and all field names and
17     * values
18     */
19    public String toString(Object obj)
20    {
21       if (obj == null) return "null";
22       if (visited.contains(obj)) return "...";
23       visited.add(obj);
24       Class cl = obj.getClass();
25       if (cl == String.class) return (String) obj;
26       if (cl.isArray())
27       {
28          String r = cl.getComponentType() + "[]{";
29          for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++)
30          {
31             if (i > 0) r += ",";
32             Object val = Array.get(obj, i);
33             if (cl.getComponentType().isPrimitive()) r += val;
34             else r += toString(val);
35          }
36          return r + "}";
37       }
38
39       String r = cl.getName();
40       // inspect the fields of this class and all superclasses
41       do
42       {
43          r += "[";
44          Field[] fields = cl.getDeclaredFields();
45          AccessibleObject.setAccessible(fields, true);
46          // get the names and values of all fields
47          for (Field f : fields)
48          {
49             if (!Modifier.isStatic(f.getModifiers()))
50             {
51                if (!r.endsWith("[")) r += ",";
52                r += f.getName() + "=";
53                try
54                {
55                   Class t = f.getType();
56                   Object val = f.get(obj);
57                   if (t.isPrimitive()) r += val;
58                   else r += toString(val);
59                }
60                catch (Exception e)
61                {
62                   e.printStackTrace();
63                }
64             }
65          }
66          r += "]";
67          cl = cl.getSuperclass();
68       }
69       while (cl != null);
70
71       return r;
72    }
73 }

虚拟机为每个类型管理一个Class对象，因此可以用==实现两个Class对象的比较：if(e.getClass()==Employee.class)

2.设置数据域的关键方法是Field类中的set方法

　　调用f.set(obj, value)可以将obj对象的f域设置成新值