Java反射 - 润新知

Java反射
原文链接：http://www.iteye.com/topic/1123081 通俗易懂。

Java语言允许通过程序化的方式间接对Class进行操作，Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数、属性和方法等。Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能，这就为使用程序化方式操作Class对象开辟了途径。

简单实例

我们将从一个简单例子开始探访Java反射机制的征程，下面的Car类拥有两个构造函数、两个方法以及三个属性，如下所示：
```
package com.baobaotao.reflect;
public class Car {
	private String brand;
	private String color;
	private int maxSpeed;
    
     //①默认构造函数
	public Car(){}
     
     //②带参构造函数
	public Car(String brand,String color,int maxSpeed){ 
		this.brand = brand;
		this.color = color;
		this.maxSpeed = maxSpeed;
	}

     //③未带参的方法
	public void introduce() { 
       System.out.println("brand:"+brand+";color:"+color+";maxSpeed:" +maxSpeed);
	}
     //省略参数的getter/Setter方法
     …
}
```
　　一般情况下，我们会使用如下的代码创建Car的实例：
```
Car car = new Car();
car.setBrand("红旗CA72");
```
　　或者：
```
Car car = new Car("红旗CA72","黑色");
```
　　以上两种方法都采用传统方式的直接调用目标类的方法，下面我们通过Java反射机制以一种更加通用的方式间接地操作目标类：
```
package com.baobaotao. reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectTest {
	public static Car  initByDefaultConst() throws Throwable
	{
		//①通过类装载器获取Car类对象
		ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 
		Class clazz = loader.loadClass("com.baobaotao.reflect.Car"); 
		
          //②获取类的默认构造器对象并通过它实例化Car
		Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor((Class[])null); 
		Car car = (Car)cons.newInstance();
		
         
          //③通过反射方法设置属性
		Method setBrand = clazz.getMethod("setBrand",String.class);	       
		setBrand.invoke(car,"红旗CA72");		
		Method setColor = clazz.getMethod("setColor",String.class);
		setColor.invoke(car,"黑色");		
		Method setMaxSpeed = clazz.getMethod("setMaxSpeed",int.class);
		setMaxSpeed.invoke(car,200);		
		return car;
	}

	public static void main(String[] args) throws Throwable {
		Car car = initByDefaultConst();
		car.introduce();
	}
}
```
　　运行以上程序，在控制台上将打印出以下信息：
```
brand:红旗CA72;color:黑色;maxSpeed:200
```
　　这说明我们完全可以通过编程方式调用Class的各项功能，这和直接通过构造函数和方法调用类功能的效果是一致的，只不过前者是间接调用，后者是直接调用罢了。

在ReflectTest中，使用了几个重要的反射类，分别是ClassLoader、Class、Constructor和Method，通过这些反射类就可以间接调用目标Class的各项功能了。在①处，我们获取当前线程的ClassLoader，然后通过指定的全限定类“com.baobaotao.beans.Car”装载Car类对应的反射实例。在②处，我们通过Car的反射类对象获取Car的构造函数对象cons，通过构造函数对象的newInstrance()方法实例化Car对象，其效果等同于new Car()。在③处，我们又通过Car的反射类对象的getMethod（String methodName,Class paramClass）获取属性的Setter方法对象，第一个参数是目标Class的方法名；第二个参数是方法入参的对象类型。获取方法反射对象后，即可通过invoke（Object obj,Object param）方法调用目标类的方法，该方法的第一个参数是操作的目标类对象实例；第二个参数是目标方法的入参。

在代码清单3 10中，粗体所示部分的信息即是通过反射方法操控目标类的元信息，如果我们将这些信息以一个配置文件的方式提供，就可以使用Java语言的反射功能编写一段通用的代码对类似于Car的类进行实例化及功能调用操作了。

类装载器ClassLoader

类装载器工作机制

类装载器就是寻找类的节码文件并构造出类在JVM内部表示对象的组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过以下步骤：
类装载工作由ClassLoader及其子类负责，ClassLoader是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入Class字节码文件。JVM在运行时会产生三个ClassLoader：根装载器、ExtClassLoader（扩展类装载器）和AppClassLoader（系统类装载器）。其中，根装载器不是ClassLoader的子类，它使用C++编写，因此我们在Java中看不到它，根装载器负责装载JRE的核心类库，如JRE目标下的rt.jar、charsets.jar等。ExtClassLoader和AppClassLoader都是ClassLoader的子类。其中ExtClassLoader负责装载JRE扩展目录ext中的JAR类包；AppClassLoader负责装载Classpath路径下的类包。

这三个类装载器之间存在父子层级关系，即根装载器是ExtClassLoader的父装载器，ExtClassLoader是AppClassLoader的父装载器。默认情况下，使用AppClassLoader装载应用程序的类，我们可以做一个实验：
```
public class ClassLoaderTest {
	public static void main(String[] args) {
		ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
		System.out.println("current loader:"+loader);
		System.out.println("parent loader:"+loader.getParent());
		System.out.println("grandparent loader:"+loader.getParent(). getParent());
	}
}
```
　　运行以上代码，在控制台上将打出以下信息：
```
current loader:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@131f71a 
parent loader:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@15601ea 
     //①根装载器在Java中访问不到，所以返回null 
grandparent loader:null
```
　　通过以上的输出信息，我们知道当前的ClassLoader是AppClassLoader，父ClassLoader是ExtClassLoader，祖父ClassLoader是根类装载器，因为在Java中无法获得它的句柄，所以仅返回null。

JVM装载类时使用“全盘负责委托机制”，“全盘负责”是指当一个ClassLoader装载一个类的时，除非显式地使用另一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoader载入；“委托机制”是指先委托父装载器寻找目标类，只有在找不到的情况下才从自己的类路径中查找并装载目标类。这一点是从安全角度考虑的，试想如果有人编写了一个恶意的基础类（如java.lang.String）并装载到JVM中将会引起多么可怕的后果。但是由于有了“全盘负责委托机制”，java.lang.String永远是由根装载器来装载的，这样就避免了上述事件的发生。

ClassLoader重要方法

在Java中，ClassLoader是一个抽象类，位于java.lang包中。下面对该类的一些重要接口方法进行介绍：
除JVM默认的三个ClassLoader以外，可以编写自己的第三方类装载器，以实现一些特殊的需求。类文件被装载并解析后，在JVM内将拥有一个对应的java.lang.Class类描述对象，该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用，而类描述对象又拥有指向关联ClassLoader的引用，如图3-4所示。

每一个类在JVM中都拥有一个对应的java.lang.Class对象，它提供了类结构信息的描述。数组、枚举、注解以及基本Java类型（如int、double等），甚至void都拥有对应的Class对象。Class没有public的构造方法。Class对象是在装载类时由JVM通过调用类装载器中的defineClass()方法自动构造的。

Java反射机制

Class反射对象描述类语义结构，可以从Class对象中获取构造函数、成员变量、方法类等类元素的反射对象，并以编程的方式通过这些反射对象对目标类对象进行操作。这些反射对象类在java.reflect包中定义，下面是最主要的三个反射类：
-  Field：类的成员变量的反射类，通过Class#getDeclaredFields()方法可以获取类的成员变量反射对象数组，通过Class#getDeclaredField(String name)则可获取某个特定名称的成员变量反射对象。Field类最主要的方法是set(Object obj, Object value)，obj表示操作的目标对象，通过value为目标对象的成员变量设置值。如果成员变量为基础类型，用户可以使用Field类中提供的带类型名的值设置方法，如setBoolean(Object obj, boolean value)、setInt(Object obj, int value)等。
此外，Java还为包提供了Package反射类，在JDK 5.0中还为注解提供了AnnotatedElement反射类。总之，Java的反射体系保证了可以通过程序化的方式访问目标类中所有的元素，对于private或protected的成员变量和方法，只要JVM的安全机制允许，也可以通过反射进行调用，请看下面的例子：
```
package com.baobaotao.reflect;
public class PrivateCar {
       //①private成员变量：使用传统的类实例调用方式，只能在本类中访问
   private String color; 
        //②protected方法：使用传统的类实例调用方式，只能在子类和本包中访问
   protected void drive(){
	   
System.out.println("drive private car! the color is:"+color);
   }
}
```
　　color变量和drive()方法都是私有的，通过类实例变量无法在外部访问私有变量、调用私有方法的，但通过反射机制却可以绕过这个限制：
```
…
public class PrivateCarReflect {
   public static void main(String[] args) throws Throwable{
	   ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
	   Class clazz = loader.loadClass("com.baobaotao.reflect.PrivateCar");
	   PrivateCar pcar = (PrivateCar)clazz.newInstance();
	   
	   Field colorFld = clazz.getDeclaredField("color");
        //①取消Java语言访问检查以访问private变量
	   colorFld.setAccessible(true); 
	   colorFld.set(pcar,"红色");
	   
	   Method driveMtd = clazz.getDeclaredMethod("drive",(Class[])null);
        //Method driveMtd = clazz.getDeclaredMethod("drive"); JDK5.0下使用
       
        //②取消Java语言访问检查以访问protected方法
	   driveMtd.setAccessible(true); 
        driveMtd.invoke(pcar,(Object[])null);
  }
}
```
　　运行该类，打印出以下信息：
```
drive private car! the color is:红色
```
　　在访问private、protected成员变量和方法时必须通过setAccessible(boolean access)方法取消Java语言检查，否则将抛出IllegalAccessException。如果JVM的安全管理器设置了相应的安全机制，调用该方法将抛出SecurityException。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/wxisme/p/4752020.html