一、反射机制的概念
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指在运行状态中,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,都能调用它的任意一个方法。这种动态获取信息,及动态调用对象方法的功能叫java语言的反射机制。
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Java反射机制的核心是在程序运行时动态加载类并获取类的详细信息,从而操作类或对象的属性和方法。本质是JVM得到class对象之后,再通过class对象进行反编译,从而获取对象的各种信息。
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Java属于先编译再运行的语言,程序中对象的类型在编译期就确定下来了,而当程序在运行时可能需要动态加载某些类,这些类因为之前用不到,所以没有被加载到JVM。通过反射,可以在运行时动态地创建对象并调用其属性,不需要提前在编译期知道运行的对象是谁。
二、反射的原理
(1)正常类的加载过程:
- 当执行new 方法,会触发JVM加载该对象的 .class 文件;
- JVM 从本地磁盘找到 .class 文件并加载到JVM内存中;
- .class 文件加载入内存后,JVM 会自动创建一个class 对象。(一个类只会产生一个class 对象)
(2)Java反射过程:
得到JVM内存中的class 对象,反向获取对象的各种信息。
三、反射的优缺点
1、优点
在运行时获得类的各种内容,进行反编译,对于Java这种先编译再运行的语言,能够让我们很方便的创建灵活的代码,这些代码可以在运行时装配,无需在组件之间进行源代码的链接,更加容易实现面向对象。
2、缺点
(1)反射会消耗一定的系统资源,因此,如果不需要动态地创建一个对象,那么就不需要用反射;
(2)反射调用方法时可以忽略权限检查,因此可能会破坏封装性而导致安全问题。
四、反射的用途
- 可以进行反编译:.class–>.java
- 通过反射机制访问java对象的属性,方法,构造方法等。
- 我们在使用IDE,如Ecplise时,当输入一个对象或者类,并想调用他的属性和方法是,一按点号,编译器就会自动列出他的属性或者方法,这里就是用到反射。
- 反射最重要的用途就是开发各种通用框架。比如很多框架(Spring)都是配置化的(比如通过XML文件配置Bean),为了保证框架的通用性,他们可能需要根据配置文件加载不同的类或者对象,调用不同的方法,这个时候就必须使用到反射了,运行时动态加载需要的加载的对象。
- 加载数据库驱动的,用到的也是反射。
eg:
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); // 动态加载mysql驱动
五、反射的常见使用
1、获得Class:主要有三种方法
- (1)getClass()。
- (2)任何数据类型(包括基本的数据类型)都有一个“静态”的class属性。
- (3)通过class类的静态方法:forName(String className)(最常用)。
注:三种方式中,常用第三种方式,
第一种对象都有了还要反射干什么,
第二种需要导入类包,依赖太强,不导包就抛编译错误。
一般都使用第三种,一个字符串可以传入也可以写在配置文件中等多种方法。
eg:
Student 类:
package com.qizekj.clazz;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/4 11:13
*/
public class Student {
private String name;
private int age;
private String stuNo;
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;
}
public String getStuNo() {
return stuNo;
}
public void setStuNo(String stuNo) {
this.stuNo = stuNo;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", stuNo='" + stuNo + '\'' +
'}';
}
}
获得Class的三种示例:
public class GetClassTest {
public static void main(String[] args) {
//第一种方式获取Class对象
Student stu1 = new Student();//new 产生一个Student对象,一个Class对象。
Class stuClass = stu1.getClass();//获取Class对象
System.out.println(stuClass.getName());
//第二种方式获取Class对象
Class stuClass2 = Student.class;
System.out.println(stuClass == stuClass2);//判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个
//第三种方式获取Class对象
try {
Class stuClass3 = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student");//注意此字符串必须是真实路径,就是带包名的类路径,包名.类名
System.out.println(stuClass3 == stuClass2);//判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注意,在运行期间,一个类,只有一个Class对象产生,所以打印结果都是true;
2、判断是否为某个类的示例
一般的,我们使用 instanceof 关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中Class对象的 isInstance() 方法来判断是否为某个类的实例,他是一个native方法。
public native boolean isInstance(Object obj);
3、通过反射来生成对象的两种方法
(1)使用Class对象的 newInstance() 方法来创建Class对象对应类的实例。
eg:
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, ClassNotFoundException {
Class stuClass = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student");
Object student = stuClass.newInstance();
System.out.println(student);
}
}
(2)先通过Class对象获取指定的 Constructor 对象,再调用 Constructor 对象的 newInstance() 方法来创建对象,这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Student的Class对象
Class stuClass = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student");
//通过Class对象获取指定的Constructor构造器对象
Constructor constructor=stuClass.getConstructor();
//根据构造器创建实例:
Object obj = constructor.newInstance();
System.out.println(obj);
}
}
4、通过反射获取构造方法并使用
(1)批量获取的方法:
public Constructor[] getConstructors(); // 获取所有"公有的"构造方法
public Constructor[] getDeclaredConstructors() // 获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
(2)单个获取的方法,并调用:
public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes) // 获取单个的"公有的"构造方法:
public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) // 获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;
(3)调用构造方法:
Constructor-->newInstance(Object... initargs)
- newInstance 是 Constructor类的方法(管理构造函数的类)
- api 的解释为:newInstance(Object… initargs) ,使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例,并用指定的初始化参数初始化该实例。
- 它的返回值是T类型,所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象,并为之调用。
eg:
Student类:共六个构造方法。
package com.cn.test;
public class Student {
//---------------构造方法-------------------
//(默认的构造方法)
Student(String str){
System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
}
//无参构造方法
public Student(){
System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
}
//有一个参数的构造方法
public Student(char name){
System.out.println("姓名:" + name);
}
//有多个参数的构造方法
public Student(String name ,int age){
System.out.println("姓名:"+name+"年龄:"+ age);//这的执行效率有问题,以后解决。
}
//受保护的构造方法
protected Student(boolean n){
System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
}
//私有构造方法
private Student(int age){
System.out.println("私有的构造方法 年龄:"+ age);
}
}
public class ConstructorsTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.加载Class对象
Class clazz = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student");
//2.获取所有公有构造方法
System.out.println("**********************获取所有公有构造方法*********************************");
Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
for(Constructor c : conArray){
System.out.println(c);
}
System.out.println("************获取所有的构造方法(包括:私有、受保护、默认、公有)***************");
conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c : conArray){
System.out.println(c);
}
System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
Constructor con = clazz.getConstructor(null);
//1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以:这里需要的是一个参数的类型,切记是类型
//2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
System.out.println("con = " + con);
//调用构造方法
Object obj = con.newInstance();
System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
System.out.println(con);
//调用构造方法
con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
obj = con.newInstance('男');
}
}
打印结果:
5、获取成员变量并调用
(1)批量获取的方法:
Field[] getFields(): 获取所有的"公有字段";
Field[] getDeclaredFields(): 获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;
(2)单个获取的方法,并调用:
public Field getField(String fieldName): 获取某个"公有的"字段;
public Field getDeclaredField(String fieldName): 获取某个字段(可以是私有的)。
(3)设置字段的值:
Field --> public void set(Object obj, Object value)
参数说明:
- obj:要设置的字段所在的对象;
- value:要为字段设置的值;
eg:
Student类:
package com.qizekj.clazz;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 16:49
*/
public class Student2 {
public String name;
protected int age;
char sex;
private String phoneNum;
public Student2(){}
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
}
}
public class FieldsTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.获取Class对象
Class stuClass = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student2");
//2.获取字段
System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
for(Field f : fieldArray){
System.out.println(f);
}
System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
for(Field f : fieldArray){
System.out.println(f);
}
System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
Field f = stuClass.getField("name");
System.out.println(f);
//获取一个对象
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
//为字段设置值
f.set(obj, "qizekj");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "qizekj"
//验证
Student2 stu = (Student2)obj;
System.out.println("验证姓名:" + stu.name);
System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
System.out.println(f);
f.setAccessible(true);//暴力反射,解除私有限定
f.set(obj, "18355555555");
System.out.println("验证电话:" + stu);
}
}
打印结果:
6、获取成员方法并调用
(1)批量获取的方法:
public Method[] getMethods():获取所有"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类);
public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法,包括私有的(不包括继承的)
(2)单个获取的方法,并调用:
public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
参数说明:
- name : 方法名;
- Class … : 形参的Class类型对象。
(3)调用方法:
Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args)
参数说明:
- obj : 要调用方法的对象;
- args: 调用方式时所传递的实参。
Student类:
package com.qizekj.clazz;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 17:02
*/
public class Student3 {
//**************成员方法***************//
public void show1(String s){
System.out.println("调用了:公有的,String参数的show1(): s = " + s);
}
protected void show2(){
System.out.println("调用了:受保护的,无参的show2()");
}
void show3(){
System.out.println("调用了:默认的,无参的show3()");
}
private String show4(int age){
System.out.println("调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = " + age);
return "abcd";
}
}
public class MethodTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.获取Class对象
Class stuClass = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student3");
//2.获取所有公有方法
System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
stuClass.getMethods();
Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
for(Method m : methodArray){
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取所有的方法,包括私有的*******************");
methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
for(Method m : methodArray){
System.out.println(m);
}
System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
System.out.println(m);
//实例化一个Student对象
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
m.invoke(obj, "qizekj");
System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
System.out.println(m);
m.setAccessible(true);//解除私有限定
Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数,一个是要调用的对象(获取有反射),一个是实参
System.out.println("返回值:" + result);
}
}
打印结果:
7、获取main方法并调用
Student类:
package com.qizekj.clazz;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 17:09
*/
public class Student4 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Student4的 main 方法执行了。。。");
}
}
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
try {
//1、获取Student对象的字节码
Class clazz = Class.forName("com.qizekj.clazz.Student4");
//2、获取main方法
Method methodMain = clazz.getMethod("main", String[].class);//第一个参数:方法名称,第二个参数:方法形参的类型,
//3、调用main方法
// methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});
//第一个参数,对象类型,因为方法是static静态的,所以为null可以,第二个参数是String数组,这里要注意在jdk1.4时是数组,jdk1.5之后是可变参数
//这里拆的时候将 new String[]{"a","b","c"} 拆成3个对象。。。所以需要将它强转。
methodMain.invoke(null, (Object)new String[]{"a","b","c"});//方式一
// methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"a","b","c"}});//方式二
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
打印结果:
8、利用反射创建数值
数组在Java里是比较特殊的一种类型,它可以赋值给一个Object Reference。
public class Test03 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
Object array = Array.newInstance(cls,25);
//往数组里添加内容
Array.set(array,0,"天天");
Array.set(array,1,"小丽");
Array.set(array,2,"阿奇");
Array.set(array,3,"灰灰");
Array.set(array,4,"莱德");
//获取某一项的内容
System.out.println(Array.get(array,3));
}
}
9、通过反射运行配置文件内容
Student类:
package com.qizekj.clazz;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 17:18
*/
public class Student5 {
public void show(){
System.out.println("is show()");
}
}
配置文件 pro.txt 的内容:
className = com.qizekj.clazz.Student5
methodName = show
测试类:
package com.qizekj.clazz;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 17:19
*/
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//通过反射获取Class对象
Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));//"com.qizekj.clazz.Student5"
//2获取show()方法
Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));//show
//3.调用show()方法
m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
}
//此方法接收一个key,在配置文件中获取相应的value
public static String getValue(String key) throws IOException {
Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
FileReader in = new FileReader("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\GitProjects\\chenqun_stu\\springstu\\src\\com\\qizekj\\clazz\\pro.txt");//获取输入流
pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
in.close();
return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值
}
}
打印结果:
当我们升级这个系统时,不要Student5类,而需要新写一个Student6的类时,这时只需要更改 pro.txt 的文件内容就可以了。代码就一点不用改动。
10、通过反射越过泛型检查
泛型用在编译期,编译过后泛型擦除(消失掉),所以是可以通过反射越过泛型检查的。
package com.qizekj.clazz;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
/**
* @author chenqun
* @date 2023/3/5 17:27
*/
/*
* 通过反射越过泛型检查
* 例如:有一个String泛型的集合,怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值?
*/
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("aaa");
strList.add("bbb");
//strList.add(100);
//获取ArrayList的Class对象,反向的调用add()方法,添加数据
Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
//获取add()方法
Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
//调用add()方法
m.invoke(strList, 100);
//遍历集合
for(Object obj : strList){
System.out.println(obj);
}
}
}
打印结果: