Java 反射，这篇写的很透彻！
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2020-11-23 23:27
Java技术栈
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一、反射机制是什么？
二、反射的具体使用
2.1 获取对象的包名以及类名
2.2 获取Class对象
2.3 getInstance()获取指定类型的实例化对象
2.4 通过构造函数对象实例化对象
2.5 获取类继承的接口
2.6 获取父类相关信息
2.7 获取当前类的公有属性和私有属性以及更新
2.8 获取以及调用类的公有/私有方法
三、反射的优缺点
3.1 优点
3.2 缺点
很多时候我们会遇到别人问一个问题：你给我讲一下反射，到底是什么东西？怎么实现的？我们能用反射来做什么？它有什么优缺点？下面我们会围绕着这几个问题展开：
一、反射机制是什么？
反射是什么？什么是反？什么是正射？有反就有正，我们知道正常情况， 如果我们希望创建一个对象，会使用以下的语句：
Person person = new Person();
其实我们第一次执行上面的语句的时候，JVM会先加载Person.class，加载到内存完之后，在方法区/堆中会创建了一个Class对象,对应这个Person类。这里有争议，有人说是在方法区，有些人说是在堆。个人感觉应该JVM规范说是在方法区，但是不是强制要求，而且不同版本的JVM实现也不一样。具体参考以下链接，这里不做解释：https://www.cnblogs.com/xy-nb/p/6773051.html
而上面正常的初始化对象的方法，也可以说是“正射”,就是使用Class对象创建出一个Person对象。
而反射则相反，是根据Person对象，获取到Class对象，然后可以获取到Person类的相关信息，进行初始化或者调用等一系列操作。
在运行状态时，可以构造任何一个类的对象，获取到任意一个对象所属的类信息，以及这个类的成员变量或者方法，可以调用任意一个对象的属性或者方法。可以理解为具备了动态加载对象以及对对象的基本信息进行剖析和使用的能力。
提供的功能包括：
1.在运行时判断一个对象所属的类 2.在运行时构造任意一个类的对象 3.在运行时获取一个类定义的成员变量以及方法 4.在运行时调用任意一个对象的方法 5.生成动态代理
灵活，强大，可以在运行时装配，无需在组件之间进行源代码链接，但是使用不当效率会有影响。所有类的对象都是Class的实例。既然我们可以对类的全限定名，方法以及参数等进行配置，完成对象的初始化，那就是相当于增加了java的可配置性。
这里特别需要明确的一点：类本身也是一个对象，方法也是一个对象，在Java里面万物皆可对象，除了基础数据类型...
二、反射的具体使用
2.1 获取对象的包名以及类名
package invocation;
public class MyInvocation {
public static void main(String[] args) {
getClassNameTest();
}
public static void getClassNameTest(){
MyInvocation myInvocation = new MyInvocation();
System.out.println("class: " + myInvocation.getClass());
System.out.println("simpleName: " + myInvocation.getClass().getSimpleName());
System.out.println("name: " + myInvocation.getClass().getName());
System.out.println("package: " +
"" + myInvocation.getClass().getPackage());
}
}
运行结果：
class: class invocation.MyInvocation
simpleName: MyInvocation
name: invocation.MyInvocation
package: package invocation
由上面结果我们可以看到：1.getClass():打印会带着class+全类名
2.getClass().getSimpleName()：只会打印出类名
3.getName()：会打印全类名
4.getClass().getPackage():打印出package+包名
getClass()获取到的是一个对象，getPackage()也是。
2.2 获取Class对象
在java中，一切皆对象。java中可以分为两种对象，实例对象和Class对象。这里我们说的获取Class对象，其实就是第二种，Class对象代表的是每个类在运行时的类型信息，指和类相关的信息。比如有一个Student类，我们用Student student = new Student()new一个对象出来，这个时候Student这个类的信息其实就是存放在一个对象中，这个对象就是Class类的对象，而student这个实例对象也会和Class对象关联起来。我们有三种方式可以获取一个类在运行时的Class对象，分别是
Class.forName("com.Student") student.getClass() Student.class
实例代码如下：
package invocation;
public class MyInvocation {
public static void main(String[] args) {
getClassTest();
}
public static void getClassTest(){
Class invocation1 = null;
Class invocation2 = null;
Class invocation3 = null;
try {
// 最常用的方法
invocation1 = Class.forName("invocation.MyInvocation");
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
invocation2 = new MyInvocation().getClass();
invocation3 = MyInvocation.class;
System.out.println(invocation1);
System.out.println(invocation2);
System.out.println(invocation3);
}
}
执行的结果如下,三个结果一样：
class invocation.MyInvocation
class invocation.MyInvocation
class invocation.MyInvocation
2.3 getInstance()获取指定类型的实例化对象
首先我们有一个Student类，后面都会沿用这个类，将不再重复。
class Student{
private int age;
private String name;
public Student() {
}
public Student(int age) {
this.age = age;
}
public Student(String name) {
this.name = name;
}
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
我们可以使用getInstance()方法构造出一个Student的对象：
public static void getInstanceTest() {
try {
Class stduentInvocation = Class.forName("invocation.Student");
Student student = (Student) stduentInvocation.newInstance();
student.setAge(9);
student.setName("Hahs");
System.out.println(student);
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
输出结果如下：
Student{age=9, name='Hahs'}
但是如果我们取消不写Student的无参构造方法呢？就会出现下面的报错：
java.lang.InstantiationException: invocation.Student
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)
at invocation.MyInvocation.getInstanceTest(MyInvocation.java:40)
at invocation.MyInvocation.main(MyInvocation.java:8)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: invocation.Student.()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:412)
... 2 more
这是因为我们重写了构造方法，而且是有参构造方法，如果不写构造方法，那么每个类都会默认有无参构造方法，重写了就不会有无参构造方法了，所以我们调用newInstance()的时候，会报没有这个方法的错误。值得注意的是,newInstance()是一个无参构造方法。
2.4 通过构造函数对象实例化对象
除了newInstance()方法之外，其实我们还可以通过构造函数对象获取实例化对象，怎么理解？这里只构造函数对象，而不是构造函数，也就是构造函数其实就是一个对象，我们先获取构造函数对象，当然也可以使用来实例化对象。
可以先获取一个类的所有的构造方法，然后遍历输出：
public static void testConstruct(){
try {
Class stduentInvocation = Class.forName("invocation.Student");
Constructor cons[] = stduentInvocation.getConstructors();
for(int i=0;i System.out.println(cons[i]);
}
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
输出结果：
public invocation.Student(int,java.lang.String)
public invocation.Student(java.lang.String)
public invocation.Student(int)
public invocation.Student()
取出一个构造函数我们可以获取到它的各种信息，包括参数，参数个数，类型等等：
public static void constructGetInstance() {
try {
Class stduentInvocation = Class.forName("invocation.Student");
Constructor cons[] = stduentInvocation.getConstructors();
Constructor constructors = cons[0];
System.out.println("name: " + constructors.getName());
System.out.println("modifier: " + constructors.getModifiers());
System.out.println("parameterCount: " + constructors.getParameterCount());
System.out.println("构造参数类型如下：");
for (int i = 0; i < constructors.getParameterTypes().length; i++) {
System.out.println(constructors.getParameterTypes()[i].getName());
}
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
输出结果,modifier是权限修饰符，1表示为public，我们可以知道获取到的构造函数是两个参数的，第一个是int，第二个是String类型，看来获取出来的顺序并不一定是我们书写代码的顺序。
name: invocation.Student
modifier: 1
parameterCount: 2
构造参数类型如下：
int
java.lang.String
既然我们可以获取到构造方法这个对象了，那么我们可不可以通过它去构造一个对象呢？答案肯定是可以！！！下面我们用不同的构造函数来创建对象：
public static void constructGetInstanceTest() {
try {
Class stduentInvocation = Class.forName("invocation.Student");
Constructor cons[] = stduentInvocation.getConstructors();
// 一共定义了4个构造器
Student student1 = (Student) cons[0].newInstance(9,"Sam");
Student student2 = (Student) cons[1].newInstance("Sam");
Student student3 = (Student) cons[2].newInstance(9);
Student student4 = (Student) cons[3].newInstance();
System.out.println(student1);
System.out.println(student2);
System.out.println(student3);
System.out.println(student4);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
输出如下：
Student{age=9, name='Sam'}
Student{age=0, name='Sam'}
Student{age=9, name='null'}
Student{age=0, name='null'}
构造器的顺序我们是必须一一针对的，要不会报一下的参数不匹配的错误：
java.lang.IllegalArgumentException: argument type mismatch
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
at invocation.MyInvocation.constructGetInstanceTest(MyInvocation.java:85)
at invocation.MyInvocation.main(MyInvocation.java:8)
2.5 获取类继承的接口
通过反射我们可以获取接口的方法，如果我们知道某个类实现了接口的方法，同样可以做到通过类名创建对象调用到接口的方法。
首先我们定义两个接口，一个InSchool:
public interface InSchool {
public void attendClasses();
}
一个AtHome:
public interface AtHome {
public void doHomeWork();
}
创建一个实现两个接口的类Student.java
public class Student implements AtHome, InSchool {
public void doHomeWork() {
System.out.println("I am a student,I am doing homework at home");
}
public void attendClasses() {
System.out.println("I am a student,I am attend class in school");
}
}
测试代码如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class studentClass = Class.forName("invocation.Student");
Class[] interfaces = studentClass.getInterfaces();
for (Class c : interfaces) {
// 获取接口
System.out.println(c);
// 获取接口里面的方法
Method[] methods = c.getMethods();
// 遍历接口的方法
for (Method method : methods) {
// 通过反射创建对象
Student student = (Student) studentClass.newInstance();
// 通过反射调用方法
method.invoke(student, null);
}
}
}
}
结果如下：
可以看出其实我们可以获取到接口的数组，并且里面的顺序是我们继承的顺序，通过接口的Class对象，我们可以获取到接口的方法，然后通过方法反射调用实现类的方法，因为这是一个无参数的方法，所以只需要传null即可。
2.6 获取父类相关信息
主要是使用getSuperclass()方法获取父类，当然也可以获取父类的方法，执行父类的方法,首先创建一个Animal.java:
public class Animal {
public void doSomething(){
System.out.println("animal do something");
}
}
Dog.java继承于Animal.java：
public class Dog extends Animal{
public void doSomething(){
System.out.println("Dog do something");
}
}
我们可以通过反射创建Dog对象，获取其父类Animal以及创建对象，当然也可以获取Animal的默认父类Object：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class dogClass = Class.forName("invocation02.Dog");
System.out.println(dogClass);
invoke(dogClass);
Class animalClass = dogClass.getSuperclass();
System.out.println(animalClass);
invoke(animalClass);
Class objectClass = animalClass.getSuperclass();
System.out.println(objectClass);
invoke(objectClass);
}
public static void invoke(Class myClass) throws Exception {
Method[] methods = myClass.getMethods();
// 遍历接口的方法
for (Method method : methods) {
if (method.getName().equalsIgnoreCase("doSomething")) {
// 通过反射调用方法
method.invoke(myClass.newInstance(), null);
}
}
}
}
输入如下：
2.7 获取当前类的公有属性和私有属性以及更新
创建一个Person.java,里面有静态变量，非静态变量，以及public，protected,private不同修饰的属性。
public class Person {
public static String type ;
private static String subType ;
// 名字（公开）
public String name;
protected String gender;
private String address;
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
使用getFields()可以获取到public的属性，包括static属性，使用getDeclaredFields()可以获取所有声明的属性，不管是public，protected,private不同修饰的属性。
修改public属性,只需要field.set(object，value)即可，但是private属性不能直接set，否则会报以下的错误。
Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class invocation03.Tests can not access a member of class invocation03.Person with modifiers "private"
at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:102)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.slowCheckMemberAccess(AccessibleObject.java:296)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:288)
at java.lang.reflect.Field.set(Field.java:761)
at invocation03.Tests.main(Tests.java:21)
那么需要怎么做呢？private默认是不允许外界操作其值的，这里我们可以使用field.setAccessible(true);，相当于打开了操作的权限。
那static的属性修改和非static的一样，但是我们怎么获取呢？如果是public修饰的，可以直接用类名获取到，如果是private修饰的，那么需要使用filed.get(object),这个方法其实对上面说的所有的属性都可以的。测试代码如下
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Field[] fields = personClass.getFields();
// 获取公开的属性
for(Field field:fields){
System.out.println(field);
}
System.out.println("=================");
// 获取所有声明的属性
Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
for(Field field:declaredFields){
System.out.println(field);
}
System.out.println("=================");
Person person = (Person) personClass.newInstance();
person.name = "Sam";
System.out.println(person);
// 修改public属性
Field fieldName = personClass.getDeclaredField("name");
fieldName.set(person,"Jone");
// 修改private属性
Field addressName = personClass.getDeclaredField("address");
// 需要修改权限
addressName.setAccessible(true);
addressName.set(person,"东风路47号");
System.out.println(person);
// 修改static 静态public属性
Field typeName = personClass.getDeclaredField("type");
typeName.set(person,"人类");
System.out.println(Person.type);
// 修改静态 private属性
Field subType = personClass.getDeclaredField("subType");
subType.setAccessible(true);
subType.set(person,"黄种人");
System.out.println(subType.get(person));
}
}
结果：
从结果可以看出，不管是public，还是protected，private修饰的，我们都可以通过反射对其进行查询和修改，不管是静态变量还是非静态变量。getDeclaredField()可以获取到所有声明的属性，而getFields()则只能获取到public的属性。对于非public的属性，我们需要修改其权限才能访问和修改：field.setAccessible(true)。
获取属性值需要使用field.get(object)，值得注意的是：每个属性，其本身就是对象
2.8 获取以及调用类的公有/私有方法
既然可以获取到公有属性和私有属性，那么我想，执行公有方法和私有方法应该都不是什么问题？
那下面我们一起来学习一下...
先定义一个类，包含各种修饰符，以及是否包含参数，是否为静态方法，Person.java:
public class Person {
// 非静态公有无参数
public void read(){
System.out.println("reading...");
}
// 非静态公有无参数有返回
public String getName(){
return "Sam";
}
// 非静态公有带参数
public int readABookPercent(String name){
System.out.println("read "+name);
return 80;
}
// 私有有返回值
private String getAddress(){
return "东方路";
}
// 公有静态无参数无返回值
public static void staticMethod(){
System.out.println("static public method");
}
// 公有静态有参数
public static void staticMethodWithArgs(String args){
System.out.println("static public method:"+args);
}
// 私有静态方法
private static void staticPrivateMethod(){
System.out.println("static private method");
}
}
首先我们来看看获取里面所有的方法：
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Method[] methods = personClass.getMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}
System.out.println("=============================================");
Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : declaredMethods) {
System.out.println(method);
}
}
}
结果如下：
咦，我们发现getMethods()确实可以获取所有的公有的方法，但是有一个问题，就是他会把父类的也获取到，也就是上面图片绿色框里面的，我们知道所有的类默认都继承了Object类，所以它把Object的那些方法都获取到了。而getDeclaredMethods确实可以获取到公有和私有的方法，不管是静态还是非静态，但是它是获取不到父类的方法的。
那如果我们想调用方法呢？先试试调用非静态方法：
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Person person = (Person) personClass.newInstance();
Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : declaredMethods) {
if(method.getName().equalsIgnoreCase("read")){
method.invoke(person,null);
System.out.println("===================");
}else if(method.getName().equalsIgnoreCase("getName")){
System.out.println(method.invoke(person,null));
System.out.println("===================");
}else if(method.getName().equalsIgnoreCase("readABookPercent")){
System.out.println(method.invoke(person,"Sam"));
System.out.println("===================");
}
}
}
}
结果如下，可以看出method.invoke(person,null);是调用无参数的方法，而method.invoke(person,"Sam")则是调用有参数的方法，要是有更多参数，也只需要在里面多加一个参数即可，返回值也同样可以获取到。
那么private方法呢？我们照着来试试，试试就试试，who 怕 who？
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Person person = (Person) personClass.newInstance();
Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : declaredMethods) {
if(method.getName().equalsIgnoreCase("getAddress")){
method.invoke(person,null);
}
}
}
}
结果报错了：
Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class invocation03.Tests can not access a member of class invocation03.Person with modifiers "private"
at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:102)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.slowCheckMemberAccess(AccessibleObject.java:296)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:288)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:491)
at invocation03.Tests.main(Tests.java:13)
一看就是没有权限，小场面，不要慌，我来操作一波,只要加上
method.setAccessible(true);
哦豁，完美解决了...
那么问题来了，上面说的都是非静态的，我就想要调用静态的方法。当然用上面的方法，对象也可以直接调用到类的方法的：
一点问题都没有，为什么输出结果有几个null,那是因为这函数是无返回值的呀，笨蛋...
如果我不想用遍历方法的方式，再去判断怎么办？能不能直接获取到我想要的方法啊？那答案肯定是可以啊。
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Person person = (Person) personClass.newInstance();
Method method = personClass.getMethod("readABookPercent", String.class);
method.invoke(person, "唐诗三百首");
}
}
结果和上面调用的完全一样，图我就不放了，就一行字。要是这个方法没有参数呢？那就给一个null就可以啦。或者不给也可以。
public class Tests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class personClass = Class.forName("invocation03.Person");
Person person = (Person) personClass.newInstance();
Method method = personClass.getMethod("getName",null);
System.out.println(method.invoke(person));
}
}
三、反射的优缺点
3.1 优点
反射可以在不知道会运行哪一个类的情况下，获取到类的信息，创建对象以及操作对象。这其实很方便于拓展，所以反射会是框架设计的灵魂，因为框架在设计的时候，为了降低耦合度，肯定是需要考虑拓展等功能的，不能将类型写死，硬编码。
降低耦合度，变得很灵活，在运行时去确定类型，绑定对象，体现了多态功能。
3.2 缺点
这么好用，没有缺点？怎么可能！！！有利就有弊，事物都是有双面性的。即使功能很强大，但是反射是需要动态类型的，JVM没有办法优化这部分代码，执行效率相对直接初始化对象较低。一般业务代码不建议使用。
反射可以修改权限，比如上面访问到private这些方法和属性，这是会破坏封装性的，有安全隐患，有时候，还会破坏单例的设计。
反射会使代码变得复杂，不容易维护，毕竟代码还是要先写给人看的嘛，逃~
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