Java反射

目录

1.反射相关的主要API
2.通过反射机制获取类的三种方法
2.1 Class.forName()
2.2 getClass()
2.3 使用类字面常量来生成对Class对象的引用（例如 Example.class）
3.获取某个类的所有构造方法
4.获取某个类的所有属性信息
5.获取某个类的所有方法信息

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和属性。

程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言。
Perl、Python、Ruby是动态语言；C++、Java、C#不是动态语言。
Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造，并生成其对象实体，或对其fields设值，或唤起其methods。
反射主要有两个重要功能：
1.可以通过反射机制发现对象的类型，发现类型的方法、属性、构造器。
2.可以创建对象并访问任意对象方法和属性等。

Class类的实例表示正在运行的Java应用程序的类和接口。
通过Class实例可以获取某个类的属性（Field）、构造器（Constructor）、方法（Method）。
程序可以通过Method对象来执行对应的方法，通过Constructor对象来调用对应的构造器创建实例，能通过Field对象直接访问并修改对象的属性值。

1.反射相关的主要API

• java.lang.Class
• java.lang.reflect.Method
• java.lang.reflect.Field
• java.lang.reflect.Constructor

Class类与java.lang.reflect类库一起对反射的概念进行了支持。该类库包含了Field、Method以及Constructor类(每个类都实现了Member接口)。这些类型的对象是由JVM在运行时创建的。

2.通过反射机制获取类的三种方法

每个类都有一个Class对象。
一旦某个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。

2.1 Class.forName()

Class.forName()是取得Class对象的引用的一种方法。
只要你想在运行时使用类型信息，就必须首先获得对恰当的Class对象的引用。
使用Class.forName()，你不需要为了获得Class引用而持有该类型的对象。

class Candy {
  static { System.out.println("Loading Candy"); }
}

class Gum {
  static { System.out.println("Loading Gum"); }
}

class Cookie {
  static { System.out.println("Loading Cookie"); }
}

public class SweetShop {
  public static void main(String[] args) {  
    System.out.println("inside main");
    new Candy();
    System.out.println("After creating Candy");
    try {
      Class.forName("Gum");
    } catch(ClassNotFoundException e) {
      System.out.println("Couldn't find Gum");
    }
    System.out.println("After Class.forName("Gum")");
    new Cookie();
    System.out.println("After creating Cookie");
  }
}

输出结果：

inside main
Loading Candy
After creating Candy
Loading Gum
After Class.forName("Gum")
Loading Cookie
After creating Cookie

注意：在传递给Class.forName()的字符串中，你必须使用全限定名(包含包名)。

2.2 getClass()

如果你已经拥有一个类型的对象，那就可以通过调用getClass()方法来获取Class引用了。

package typeinfo.toys;

interface HasBatteries {}
interface Waterproof {}
interface Shoots {}

class Toy {
  // Comment out the following default constructor
  // to see NoSuchMethodError from (*1*)
  Toy() {}
  Toy(int i) {}
}

class FancyToy extends Toy
implements HasBatteries, Waterproof, Shoots {
  FancyToy() { super(1); }
}

public class ToyTest {
  static void printInfo(Class cc) {
    System.out.println("Class name: " + cc.getName() +
      " is interface? [" + cc.isInterface() + "]");
    System.out.println("Simple name: " + cc.getSimpleName());
    System.out.println("Canonical name : " + cc.getCanonicalName());
  }
  public static void main(String[] args) {
    Class c = null;
    try {
      c = Class.forName("typeinfo.toys.FancyToy");
    } catch(ClassNotFoundException e) {
      System.out.println("Can't find FancyToy");
      System.exit(1);
    }
    printInfo(c);   
    for(Class face : c.getInterfaces())
      printInfo(face);
    Class up = c.getSuperclass();
    Object obj = null;
    try {
      // Requires default constructor:
      obj = up.newInstance();
    } catch(InstantiationException e) {
      System.out.println("Cannot instantiate");
      System.exit(1);
    } catch(IllegalAccessException e) {
      System.out.println("Cannot access");
      System.exit(1);
    }
    printInfo(obj.getClass());
  }
}

输出结果：

Class name: typeinfo.toys.FancyToy is interface? [false]
Simple name: FancyToy
Canonical name : typeinfo.toys.FancyToy
Class name: typeinfo.toys.HasBatteries is interface? [true]
Simple name: HasBatteries
Canonical name : typeinfo.toys.HasBatteries
Class name: typeinfo.toys.Waterproof is interface? [true]
Simple name: Waterproof
Canonical name : typeinfo.toys.Waterproof
Class name: typeinfo.toys.Shoots is interface? [true]
Simple name: Shoots
Canonical name : typeinfo.toys.Shoots
Class name: typeinfo.toys.Toy is interface? [false]
Simple name: Toy
Canonical name : typeinfo.toys.Toy

下面的代码片段就是通过getClass()来获取Class引用的。

Class的newInstance()方法表明：“我不知道你的确切类型，但是无论如何要正确地创建你自己”。
使用newInstance()来创建的类，必须带有默认的构造器。

2.3 使用类字面常量来生成对Class对象的引用（例如 Example.class）

类字面常量不仅可以用于普通的类，也可以应用于接口、数组以及基本数据类型。
对于基本数据类型的包装类，还有一个标准字段TYPE。
TYPE字段是一个引用，指向对应的基本数据类型的Class对象。

当使用“.class”来创建对Class对象的引用时，不会自动地初始化该Class对象。
为了使用类而做的准备工作实际包含三个步骤：

1. 加载。这是由类加载器执行的。该步骤将查找字节码（通常在classpath所指定的路径中查找，但这并非是必需的），并从这些字节码中创建一个Class对象。
2. 链接。在链接阶段将验证类中的字节码，为静态域分配存储空间，并且如果必需的话，将解析这个类创建的对其他类的所有引用。
3. 初始化。如果该类具有超类，则对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块。

初始化被延迟到了对静态方法（构造器隐式地是静态的）或者非常数静态域进行首次引用时才执行。

class Initable {
  static final int staticFinal = 47;
  static final int staticFinal2 =
    ClassInitialization.rand.nextInt(1000);
  static {
    System.out.println("Initializing Initable");
  }
}

class Initable2 {
  static int staticNonFinal = 147;
  static {
    System.out.println("Initializing Initable2");
  }
}

class Initable3 {
  static int staticNonFinal = 74;
  static {
    System.out.println("Initializing Initable3");
  }
}

public class ClassInitialization {
  public static Random rand = new Random(47);
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class initable = Initable.class;
    System.out.println("After creating Initable ref");
    // Does not trigger initialization:
    System.out.println(Initable.staticFinal);
    // Does trigger initialization:
    System.out.println(Initable.staticFinal2);
    // Does trigger initialization:
    System.out.println(Initable2.staticNonFinal);
    Class initable3 = Class.forName("Initable3");
    System.out.println("After creating Initable3 ref");
    System.out.println(Initable3.staticNonFinal);
  }
}

输出结果：

After creating Initable ref
47
Initializing Initable
258
Initializing Initable2
147
Initializing Initable3
After creating Initable3 ref
74

3.获取某个类的所有构造方法

public class ReflectTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        Class cc = date.getClass();
        String className = cc.getName();
        System.out.println(className);
        Constructor[] declaredConstructors = cc.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : declaredConstructors) {
            int modifiers = constructor.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + " ");
            System.out.print(constructor.getName() + "(");
            Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (Class paramType : paramTypes) {
                System.out.print(paramType.getName() + " ");
            }
            System.out.println(")");
        }
    }
}

输出结果：

java.util.Date
public java.util.Date(java.lang.String )
public java.util.Date(int int int int int int )
public java.util.Date(int int int int int )
public java.util.Date()
public java.util.Date(long )
public java.util.Date(int int int )

4.获取某个类的所有属性信息

public class ReflectTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        Class cc = date.getClass();
        String className = cc.getName();
        System.out.println(className);
        Field[] fields = cc.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            String modifiers = Modifier.toString(field.getModifiers());
            Class type = field.getType();
            String name = field.getName();
            System.out.println(modifiers + " " + type.getName() + " " + name);
        }
    }
}

输出结果：

java.util.Date
private static final sun.util.calendar.BaseCalendar gcal
private static sun.util.calendar.BaseCalendar jcal
private transient long fastTime
private transient sun.util.calendar.BaseCalendar$Date cdate
private static int defaultCenturyStart
private static final long serialVersionUID
private static final [Ljava.lang.String; wtb
private static final [I ttb

5.获取某个类的所有方法信息

public class ReflectTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        Class cc = date.getClass();
        Method[] methods = cc.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            String modifiers = Modifier.toString(method.getModifiers());
            Class returnType = method.getReturnType();
            String name = method.getName();
            Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
            Class[] exceptions = method.getExceptionTypes();
            System.out.println(modifiers + " " + returnType + " " + name
                    + "(" + Arrays.asList(parameterTypes) + ")throws" + Arrays.asList(exceptions));
        }
    }
}

输出结果：

public boolean after([class java.util.Date])throws[]
public boolean before([class java.util.Date])throws[]
public boolean equals([class java.lang.Object])throws[]
public class java.lang.String toString([])throws[]
public int hashCode([])throws[]
public class java.lang.Object clone([])throws[]
public volatile int compareTo([class java.lang.Object])throws[]
public int compareTo([class java.util.Date])throws[]
······