JavaSE-22 反射

学习要点

• 反射概念
• 反射的应用

反射概述

1  反射机制

定义

Java反射机制是指在程序在运行状态中，动态获取信息以及动态调用对象方法的功能。

Java反射的动态性质：运行时生成对象实例、运行期间调用方法、运行时更改属性。

Java程序执行过程

反射执行过程

1)  Java反射机制是在编译时并不确定哪个类被加载了，而是在程序运行的时候才加载、探知、使用。

2)  Java反射机制能够知道类的基本结构，这种对Java类结构的探知能力，称为Java类的“自审”。例如开发环境eclipse或者myeclipse中的代码自动提示功能，就是利用了Java的反射机制，对所创建对象的探知和自审。

3)  通过Java反射，可以实现以下功能：

• 在运行时判断任意一个对象所属的类。
• 在运行时构造任意一个类的对象。
• 在运行时判断任意一个类所具有的方法和属性。
• 在运行时调用任意一个对象的方法。

2  Java反射常用API

ava反射常用核心类位于java.lang.reflect包，常用类：

1)  Class类—可获取类和类的成员信息

2)  Field类—可访问类的属性

3)  Method类—可调用类的方法

4)  Constructor类—可调用类的构造方法

使用反射的基本步骤

1)  导入java.lang.reflect.*

2)  获得需要操作的类的Java.lang.Class对象

3)  调用Class的方法获取Field、Method等对象

4)  使用反射API进行操作 (设置属性﹑调用方法）

反射的应用

1  获取类的信息

Java类加载机制

Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。

虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

获取Class对象

1)  调用对象的getClass( )方法

定义学生信息类

/** 学生信息类 */

public class Student {

   private int sid;// 学号

   private String sname;// 姓名

   private char sgender;// 性别

   private int sage;// 年龄

   //构造函数(略)

   //属性封装(略)

}

定义测试类获得学生信息类的Class对象

Student student=new Student();

Class clazz=student.getClass();

　　

2)  调用类的Class属性(推荐使用：类型安全、性能高)

Class clazz = Student.class;

3)        使用Class类的forName()静态方法

Class clazz = Class.forName("com.etc.demo.Student");// 参数是类全名

　　

从Class对象获取信息

1)  访问Class对象对应类所包含的构造方法

方法	说明
Constructor getConstructor(Class[] params)	返回指定参数的public构造方法
Constructor[] getConstructors()	返回所有public构造方法
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params)	返回指定参数的构造方法，与访问级别无关
Constructor[] getDeclaredConstructors()	返回所有构造方法，与访问级别无关

示例代码

Constructor constructors[] =

clazz.getDeclaredConstructors();//返回所有构造方法

Constructor constructors[] =

clazz.getConstructors();//返回所有public构造方法

//返回指定参数的构造方法，与访问修饰符无关

Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor

(new Class[]{int.class,String.class,char.class,int.class});

//简要输出构造方法信息

System.out.println(con.toString());

　　

2)  访问Class对象对应类所包含的方法

方法	说明
Method getMethod(String name,Class[] params)	返回方法名为name的指定参数列表的public方法
Method[] getMethods()	返回所有public方法
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params)	返回方法名为name的指定参数列表的所有方法
Method[] getDeclaredMethods()	返回所有方法

3)  访问Class对象对应类所包含的属性

方法	说明
Field getField(String name)	返回public指定名称为name的属性
Field getFields()	返回全部public属性
Field getDeclaredField(String name)	返回指定名称属性
Field[] getDeclaredFields()	返回全部属性

4)  访问Class对象对应类所包含的注解

方法	说明
<A extends Annotation>A getAnnotation (Class<A>  annotationClass)	返回该Class对象所表示类上指定类型的注释，若没有，则返回null
Annotation[] getAnnotations()	返回所有注释
Annotation[] getDeclaredAnnotations()	返回直接存在于此元素上的所有注释

5)  访问Class对象对应类的其他信息

方法	说明
Class[] getDeclaredClasses()	返回Class对象对应类的全部内容类
Class[] getDeclaringClass()	返回Class对象对应类的全部外部类
Class[] getInterfaces()	返回Class对象对应类全部实现的接口
int getModifiers()	返回此类或接口的所有修饰符。使用Modifer工具类方法解码返回值获得访问修饰符
Package getPackage()	获得此类的包
String getName()	返回类的名称
String getSimpleName()	返回类的简称
Class getSuperclass()	返回基类Class对象

示例代码

 Class clazz = Student.class;

        System.out.println("------类的字段------------");

        Field fields[] = clazz.getDeclaredFields();

        for (Field field : fields)

            System.out.println(field.getName() + " " + field.getType());

        System.out.println("-------类的方法-----------");

        Method methods[] = clazz.getDeclaredMethods();

        for (Method method : methods)

            System.out.println(method.getName());

        System.out.println("-------类的构造方法-----------");

        Constructor constructors[] = clazz.getDeclaredConstructors();

        for (Constructor constructor : constructors) {

            System.out.println(constructor);

        }

        System.out.println("--------类所在包、完整名称、父类----------");

        System.out.println(clazz.getPackage().getName());

        System.out.println(clazz.getName());

System.out.println(clazz.getSuperclass());

　　

2  创建对象

通过反射创建对象有两种形式：

• 使用Class对象的newInstance()方法创建对象
• 使用Constructor对象创建对象

使用newInstance()创建对象

要求Class对象对应的类有默认构造方法。

示例代码

Class clazz=Student.class;

Student student=(Student)clazz.newInstance();

student.setSname("张三");

student.setSage(21);

student.sayHello();

　　

使用Constructor对象指定构造方法创建对象

示例代码

Class clazz=Student.class;

Constructor constructor=

clazz.getConstructor(int.class,String.class,char.class,int.class);

Student student=(Student) constructor.newInstance(1001,"张三",'男',22);

student.sayHello();

　　

3  访问类的属性

使用Field对象可以获取对象的属性。通过Field对象可以对属性进行取值或赋值操作。主要方法如下：

方法	说明
Xxx getXxx(Object obj)	Xxx对应Java的8个基本数据类型，如int。obj为该属性所在的对象。
Object get(Object obj)	获得引用类型属性值。
void setXxx(Object obj,Xxx val)	将obj对象该属性设置为val值。
void set(Object obj,objcet val)	将obj对象该属性设置为val值。针对引用类型。
void setAccessible(bool flag)	对获取到的属性设置访问权限。参数为true，可以对私有属性取值和赋值。

示例代码

/** 人类 */

class Person {

   private String name;// 姓名

   private int age;// 年龄

   /** 重写toString()方法 */

   public String toString() {

       return "my name is" + name + ",age is" + age;

   }

}

/** 测试代码 */

    Person p = new Person();// 创建Person对象

    Class clazz = Person.class;// 获取Person对应的Class对象

    // 获取Person类的name属性，使用getDeclaredField()方法获取各种访问级别的属性

    Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");

    // 设置通过反射访问该Field时取消权限检查

    nameField.setAccessible(true);

    // 使用set方法为p对象指定Field设置值

    nameField.set(p, "andy");

    //同理设置age属性

    Field ageField=clazz.getDeclaredField("age");

    ageField.setAccessible(true);

    ageField.setInt(p,21);

    //输出结果

System.out.println(p.toString());

4  访问类的方法

使用Method对象可以调用对象的方法。在Method类中包含一个invoke()方法，方法的定义如下：

Object invoke(Object obj,Object… args);

obj：执行该方法的对象

args：执行该方法时传入该方法的参数列表

示例代码

/** 计算器类 */

public class Calculator {

/** 加法 */

public int add(int a, int b) {

     return a + b;

}

/** 减法 */

private int sub(int a, int b) {

     return a - b;

}

}

       /** 测试代码 */

        // 获取Calculator对应的Class对象

        Class clazz = Calculator.class;

        // 创建Calculator对象

        Calculator calculator = new Calculator();

        // add方法调用

        Method methodAdd = clazz.getMethod("add", int.class, int.class);

        int result1 = (int) methodAdd.invoke(calculator, 10, 12);

        System.out.println("10+12=" + result1);

        // sub方法的调用

        Method methodSub = clazz.getMethod("sub", int.class, int.class);// 报错如何处理？

        int result2 = (int) methodSub.invoke(calculator, 13, 4);

   System.out.println("13-4=" + result2);

　　

注意：invoke()方法调用对应的方法时，java会检查权限。

解决方案：如果是调用private方法，是用setAccessible()方法设置允许调用。

// sub方法的调用

Method methodSub = clazz.getDeclaredMethod("sub", int.class, int.class);

methodSub.setAccessible(true);

int result2 = (int) methodSub.invoke(calculator, 13, 4);

System.out.println("13-4=" + result2);

　　

5  Array类

在java.lang.reflect包下提供了一个Array类。

Java反射技术除了可以在运行时动态地决定要创建什么类型的对象，访问哪些成员变量，方法，还可以动态地创建各种不同类型，不同维度的数组。

动态创建数组的步骤如下：

1)        创建Class对象，通过class属性、forName(String)方法或者getClass()方法指定数组元素的类型。

2)        调用Array.newInstance(Class, length_of_array)动态创建数组。

操作动态数组常用方法

1)        访问动态数组元素的方法和通常有所不同，它的格式如下所示，注意该方法返回的是一个Object对象

　　　　Array.get(arrayObject, index)

2)        为动态数组元素赋值的方法也和通常的不同，它的格式如下所示， 注意最后的一个参数必须是Object类型

　　　　　　Array.set(arrayObject, index, object)

示例代码：

import java.lang.reflect.Array;

public class Test {

   public static void main(String[] args) throws Exception {

       // 创建一个元素类型为String，长度为10的数组

       Object arr = Array.newInstance(String.class, 10);

       // 依次为数组中index为7、8的元素赋值

       Array.set(arr, 7, "China");

       Array.set(arr, 8, "German");

       // 依次取出数组中index为7、8的元素的值

       Object obj1 = Array.get(arr, 7);

       Object obj2 = Array.get(arr, 8);

// 输出元素的值

       System.out.println(obj1.toString() + "  PK  " + obj2.toString());

   }

}

上机练习

需求说明

• 使用反射修改和查询Student类的姓名属性（public）和年龄属性(private)。
• 使用反射动态执行Student类输出信息的方法。