Java笔记 - 反射机制

时间：2022-09-20 08:39:01

反射机制的概述

想象一个应用场景，如果一个应用程序已经可以独立运行了，但是我们想要在它的基础上增加一些额外功能，所以就要用到接口。软件先提前写好接口Inter，然后我们只要用一个类Demo去实现这个接口，再在软件中运行Inter in = new Demo();就可以了。但是如果软件不是我们写的，我们不能修改源代码在其中new对象，就没有办法了。

所以我们换一种思考方式，我们可以使用一个配置文件，然后应用程序在运行的时候去读取配置文件中的信息，在我们用类Demo实现Inter接口后，我们把类名Demo写进这个配置文件中。当程序用流读取配置文件后，就根据类名Demo去寻找对应的class文件。如果找到class文件就加载文件并获取文件中的内容，获取到之后就可以对文件中的方法、字段等进行调用。

如果想要对指定名称的字节码文件进行加载，获取其中的内容并调用，就用到了反射。

举例说明：
如果我们前面所说的应用程序就是Tomcat，它提供了处理请求和应答的方式。因为具体的处理动作不同，所以对外提供了接口Servlet。我们可以实现Servlet接口，自己定义具体请求和应答的处理方式。我们实现Servlet接口的类就是MyServlet类。Tomcat提供了一个配置文件web.xml，我们只需要把我们的类名Myservlet写到这个配置文件中去就行了。Tomcat会自己去读取配置文件中的指定名称。然后根据指定名称找到class文件（最终反射的就是class文件），然后就把这个文件加载进程序的。其实这些动作不是我们做的，是Tomcat自己做的。

反射机制的原理

反射机制原理

一般的类是我们根据具体对象的共性内容向上抽取而来的，而我们写完源程序之后编译得到的字节码文件就是class文件，class文件中也包含类名，字段，方法名等内容。Java把这些字节码文件的共性内容也向上抽取得到了一个对class文件进行描述的类就是java.lang包下的Class类。

我们用这个类就能获取到字节码文件中的内容，也就是说如果想对一个类文件进行解剖，只要获取到该类的字节码文件对象即可。

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类（class文件），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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。动态获取类中的信息，就是java反射。

获取字节码文件对象

想要对字节码文件进行解剖，必须要有字节码文件对象，如何获取字节码文件对象呢？
获取字节码文件对象有三种方法：
1.Object类中的getClass()方法

public static void getClassObject_1() {
//这种方法必须要明确具体的类并创建对象
    Person p1 = new Person();
    Class clazz1 = p1.getClass();

    Person p2 = new Person();
    Class clazz2 = p2.getClass();

    System.out.println(clazz1==clazz2);
}

输出结果：

true

2.通过静态属性.class

public static void getClassObject_2() {
//需要用到类中的静态成员.class
    Class clazz1 = Person.class;
    Class clazz2 = Person.class;
    System.out.println(clazz1 == clazz2);   
}

输出结果：

true

3.通过Class类中的forName方法

public static void getClassObject_3() throws ClassNotFoundException {
    String name = "cn.hellobottle.day28.Person";
    Class clazz = Class.forName(name);
    System.out.println(clazz);
}

输出结果：

class cn.hellobottle.day28.Person

构造函数的反射

如果是以前我们要创建一个类的对象

cn.hellobottle.bean.Person p = new cn.hellobottle.bean.Person();

运行程序，就会在classpath路径内寻找名为cn.hellobottle.bean.Person的字节码文件并将其加载进内存，在堆内存中开辟空间。

但是现在我们只有一个类名，怎么创建类的实例对象？
通过空参数的构造函数创建对象

public static void creatNewObject_1(){
//类名
    String name = "cn.hellobottle.bean.Person";
//通过类名获取其字节码文件对象
    Class clazz = Class.forName(name);
//创建此Class对象所表示的类的一个新实例对象
    Object obj = clazz.newInstance();
}

输出结果：

空参数构造函数run

查看API文档说明
newInstance()：创建此 Class 对象所表示的类的一个新实例。如同用一个带有一个空参数列表的 new 表达式实例化该类。如果该类尚未初始化，则初始化这个类。
其实就是用该方法调用class文件中的空参数构造函数。
这种方法和上面直接new对象的方法都执行了空参数的构造函数。

通过非空参数构造函数创建对象
如果想调用非空参数构造函数创建对象，就是要通过指定的构造函数进行对象的初始化，所以应该先获取到该构造函数。既然我们之前已经拿到了该类的字节码文件对象，所以就可以通过对象调用Class类的方法来完成。

getConstructor(Class< ?>…paramterTypes)：能拿到指定的公共构造函数
getDeclaredConstructor(Class< ?>… parameterTypes)：能拿到指定的所有构造函数

public static void creatNewObject_2(){
    String name = "cn.hellobottle.bean.Person";
    Class clazz = Class.forName(name);
    Constructor con = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
    Object obj = con.newInstance("张三",16);
}

字段的反射

public公有字段
如果想获取公有字段，就要使用方法
getField(String name)：返回一个指定的公有Field对象
getFields()：返回所有的公有Field对象的数组
在获取到Field对象后如果想对其进行操作，就需要使用Field类中的set和get方法。

Class clazz = Class.forName("cn.hellobottle.bean.Person");

Field f1 = clazz.getField("name");//只能获取公有的，但可以是从父类继承来的
Object obj = clazz.newInstance();

f1.set(obj,"张三")；
Object o = f1.get(obj);
System.out.println(o)

输出结果：

张三

private私有字段
如果想要操作私有字段，会遇到两个问题，一个是如何获取私有字段，一个是如何set和get私有字段
获取就使用
getDeclaredField(String name)：获取一个指定的公有或私有Field对象
getDeclaredFields()：获取所有的公有或私有Field对象的数组

如果想要set和get私有字段，查看API文档，Field类有一个父类AccessibleObject，它是类Field、Method和Constructor的基类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。
也就是说它提供了方法可以对私有字段取消检查权限，暴力访问。这个方法就是setAccessible(boolean flag)

Class clazz = Class.forName("cn.hellobottle.bean.Person");

Field f2 = clazz.getDeclaredField("age");//可以获取全部的，但只能是本类
Object obj = clazz.newInstance();

f2.setAccessible(true);
f2.set(obj, 25);
Object o = f2.get(obj);

System.out.println(o);

输出结果：

25

一般函数的反射

我们通过字节码文件对象获取构造函数只要确定参数列表就可以了，因为都是重载形式。而获取一般函数的时候不但要确定参数列表还要确定方法名。
获取到指定函数之后，如果想要调用函数，就要用到Method类中的方法
invoke(Object obj, Object… args)：obj - 从中调用底层方法的对象，args - 用于方法调用的参数
带参数的一般函数

Class clazz = Class.forName("cn.hellobottle.bean.Person");
Method method = clazz.getDeclaredMethod("paramMethod", String.class, int.class);
Object obj = clazz.newInstance();

method.invoke(obj, "张三", 23);

输出结果：

paramMethod run.....张三:23

私有方法

Class clazz = Class.forName("cn.hellobottle.bean.Person");
Method method = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod", null);
Object obj = clazz.newInstance();
method.setAccessible(true);

method.invoke(obj, null);

输出结果：

 method run
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