Java 反射原理

一、Java 反射的定义

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或者属性；

二、反射提供的功能：

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成员变量和方法；

在运行时调用任意一个对象的方法；

生成动态代理

三、获取反射对象（反射入口）

Class.forName(全类名) 需要抛异常 throws ClassNotFoundException

XX.class

对象.getClass()

package com.example.demo;

public class TestJavaReflect {

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

            Class<?> class1 = null;
            Class<?> class2 = null;
            Class<?> class3 = null;
            // 一般采用这种形式
            class1 = Class.forName("com.example.demo.TestJavaReflect"); //通过全类名需要抛异常 throws ClassNotFoundException
            class2 = new TestJavaReflect().getClass();
            class3 = TestJavaReflect.class;
            System.out.println("类名称   " + class1.getName());
            System.out.println("类名称   " + class2.getName());
            System.out.println("类名称   " + class3.getName());

    }
}

　　四、接下来看几个例子

package com.example.demo;

import java.io.Serializable;

public class TestJava implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.demo.TestJava");
        // 取得父类
        Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("clazz的父类为：" + parentClass.getName());
        // clazz的父类为： java.lang.Object
        // 获取所有的接口
        Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("clazz实现的接口有：");
        for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
            System.out.println((i + 1) + "：" + intes[i].getName());
        }
        // clazz实现的接口有：
        // 1：java.io.Serializable

    }
}

　　上面一个例子说明：所有类的父类是java.lang.object，查看一个类实现的接口，可以用clazz.getInterfaces()

通过一个对象获得完整的包名和类名，所以诸如SpringBoot加载默认文件的时候，可以用三种形式，只是最简单的写法，用对象.class最方便，既没有抛啥异常，也没有什么大小写或者括号

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;

public class DemoApplication {

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

        DemoApplication demoApplication = new DemoApplication();
        System.out.println(demoApplication.getClass());     //class com.example.demo.DemoApplication
        System.out.println(demoApplication.getClass().getName()); //com.example.demo.DemoApplication
        System.out.println(DemoApplication.class);          //class com.example.demo.DemoApplication
        System.out.println(Class.forName("com.example.demo.DemoApplication"));  //同上
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
        SpringApplication.run(new DemoApplication().getClass(), args);
        SpringApplication.run(Class.forName("com.example.demo.DemoApplication"), args);
    }

}

　　

实例化Class类对象

package com.example.demo;

public class TestJavaReflect {

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

            Class<?> class1 = null;
            Class<?> class2 = null;
            Class<?> class3 = null;
            // 一般采用这种形式
            class1 = Class.forName("com.example.demo.TestJavaReflect"); //通过全类名需要抛异常 throws ClassNotFoundException
            class2 = new TestJavaReflect().getClass();
            class3 = TestJavaReflect.class;
            System.out.println("类名称   " + class1.getName());
            System.out.println("类名称   " + class2.getName());
            System.out.println("类名称   " + class3.getName());

    }
}

　　

获取一个对象的父类与实现的接口

用Method[] methods = clazz.getMethods();

for（Method method: methods）{

system.out.println(method);

}

获取所有的公共的方法（1. 本类以及父类、接口中的所有方法  2. 符合访问修饰符规律）

用Filed[] fileds = clazz.getFields(); 获取所有的公共属性

for（Field field: fields）{

System.out.println(field);

}

获取某个类中的全部构造函数 - 详见下例

通过反射机制实例化一个类的对象

获取某个类的全部属性

package com.example.demo;

import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class TestReflect05 implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.demo.TestReflect05");
        System.out.println("===============本类属性===============");
        // 取得本类的全部属性
        Field[] field_self = clazz.getDeclaredFields();
        for (int i = 0; i < field_self.length; i++) {
            // 权限修饰符
            int mo = field_self[i].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = field_self[i].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field_self[i].getName() + ";");
        }

        System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
        // 取得实现的接口或者父类的属性
        Field[] filed_father = clazz.getFields();
        for (int j = 0; j < filed_father.length; j++) {
            // 权限修饰符
            int mo = filed_father[j].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = filed_father[j].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed_father[j].getName() + ";");
        }
    }
}

　　

获取某个类的全部方法

通过反射机制调用某个类的方法

package com.example.demo;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflect06 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.demo.TestReflect06");
        // 调用TestReflect类中的reflect1方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
        // 调用TestReflect的reflect2方法
        method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
        // age -> 20. name -> 张三
    }
    public void reflect1() {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
    }
    public void reflect2(int age, String name) {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}

　　

通过反射机制操作某个类的属性

package com.example.demo;

import java.lang.reflect.Field;

public class TestReflect07 {

    private String filepath = null;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.demo.TestReflect07");
        Object obj = clazz.newInstance();
        // 可以直接对 private 的属性赋值
        Field field = clazz.getDeclaredField("filepath");
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj, "/JasmineQian/ccc/ddd/ccc");
        System.out.println(field.get(obj));
    }
}

　　

反射机制的动态代理

package com.example.demo;

/**
 * 在java中有三种类类加载器。
 *
 * 1）Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。
 *
 * 2）Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jrelibext目录中的类
 *
 * 3）AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
 *
 * 如果想要完成动态代理，首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类，已完成代理的具体操作。
 *
 */

public class TestReflect08 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new SubjectImpl());
        String info = sub.showinfo("Jasmine", 20);
        System.out.println(info);
    }
}

package com.example.demo;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object obj = null;

    public Object bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object temp = method.invoke(this.obj, args);
        return temp;
    }
}

package com.example.demo;

public interface Subject {

    String showinfo(String name, int age);

}

package com.example.demo;

public class SubjectImpl implements Subject {

    @Override
    public String showinfo(String name, int age) {
        return name + "  " + age;
    }

}

　　

六、反射机制的应用实例
在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象。

package com.example.demo.demoSample;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class RefectSample01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list, "Java反射机制实例。");
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

　　

通过反射取得并修改数组的信息

package com.example.demo.demoSample;

import java.lang.reflect.Array;

public class RefectSample02 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
        System.out.println("数组类型： " + demo.getName());
        System.out.println("数组长度  " + Array.getLength(temp));
        System.out.println("数组的第一个元素: " + Array.get(temp, 0));
        Array.set(temp, 0, 100);
        System.out.println("修改之后数组第1个元素为： " + Array.get(temp, 0));
        System.out.println("修改之后数组第5个元素为： " + Array.get(temp, 4));
    }
}

　　

通过反射机制修改数组的大小

package com.example.demo.demoSample;

import java.lang.reflect.Array;

public class ReflectSample03 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 15);
        print(newTemp);
        String[] atr = { "a", "b", "c" };
        String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 8);
        print(str1);
    }

    // 修改数组大小
    public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
        Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
        return newArr;
    }

    // 打印
    public static void print(Object obj) {
        Class<?> c = obj.getClass();
        if (!c.isArray()) {
            return;
        }
        System.out.println("数组长度为： " + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

　　

将反射机制应用于工厂模式

package com.example.demo.demoSample;

/**
 * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候，就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候，会很麻烦。
 * Java 工厂模式可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 *
 * 现在我们利用反射机制实现工厂模式，可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。
 *
 * 但是有一点仍然很麻烦，就是需要知道完整的包名和类名，这里可以使用properties配置文件来完成。
 *
 * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 *
 * @author xsoftlab.net
 */

public class FactoryTestReflect {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        fruit f = Factory.getInstance("com.example.demo.demoSample.AppleFruit");
        if (f != null) {
            f.eat();
        }
    }
}

package com.example.demo.demoSample;

public class Factory {

    public static fruit getInstance(String ClassName) {
        fruit f = null;
        try {
            f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return f;
    }
}

package com.example.demo.demoSample;

public interface fruit {

    void eat();
}

package com.example.demo.demoSample;

public class AppleFruit implements fruit {

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Apple");
    }
}