能够分析类能力的程序称为反射.对于给定的java类名,可以通过反射获取类的信息,将类的各成分映射出相信的Java类.
一.Class类
在程序运行期间,Java运行时系统始终对所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识.这个信息跟踪着每个对象所属的类.虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行.可以通过专门的Java类访问这些信息.保存这些信息的类被称为Class.
创建Class类对象的三种方法:
1.通过getClass方法
Object中的getClass方法将返回一个Class类的实例
class Person {
//...
}
Person p = new Person();
Class c = p.getClass();
2.forName方法
可以通过静态方法forName获得类名对应的Class对象.
String className = "java.util.Date";
Class c = Class.forName(className);
如果在运行过程中需要改变类名,就可以使用这种方法.当然,字符串className必须是一种类名或接口(包括包名),否则会出现异常.
3.T.class
Class c1=Date.class;
Class c2=int.class;
Class c3=Double[].class;
T表示任意的Java类型.通过T.class获取匹配的类对象
注意:一个Class对象实际表示一种类型,而这种类型未必是一种类
虚拟机为每个类型管理一个Class对象。因此可以用==运算符来实现两个类对象的比较
if (p.getClass() == Person.class) {...}
newInstance方法
通过newInstance方法可以创建一个类的实例。
Person person = p.getClass().newInstance();
创建了一个与p具有相同类类型的实例。newInstance调用默认的构造器初始化创建的对象。如果这个类没有默认的构造器，就会抛出异常。
二、利用反射解析类结构
获取包名+类名(包括父类名)
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
class Person {
//...
}
class Student extends Person{
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Student s = new Student();
Class cl = s.getClass();
Class superCl = cl.getSuperclass();
System.out.println("获取类名:" + cl.getName());
System.out.println("获取父类名:" + superCl.getName());
}
}
【运行结果】: 获取类名:com.xiaoxiaoyihan.reflection.Student 获取父类名:com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person
说明：如果类在一个包中，包的名字也作为类名的一部分。
一点扩展：
首先看一个例子：
class Person {
private String name = "萧萧弈寒";
// 省略setter和getter
}
class Animal {
private String name = "paqi";
// 省略setter和getter
}
Person p;
Animal a;
Class cPerson = p.getClass();
Class cAnimal = a.getClass();
// cPerson.getName()获取的是类名、p.getName()是Person实例的name属性值
System.out.println(cPerson.getName() + "<--->" + p.getName());
System.out.println(cAnimal.getName() + "<--->" + p.getName());
【运行结果】: com.xxyh.reflec.Person<--->萧萧弈寒 com.xxyh.reflec.Animal<--->paqi
由此说明，一个Person对象p表示一个特定人的属性，一个Animal对象a表示一个特定动物的属性，一个Class对象表示一个特定类(Person或Animal)的属性。从这点看，Class的实例是一种对象。
解析构造函数(Constructor)
Class类中的getConstructors方法将返回公共构造器数组。Class类中的getDeclaredConstructors将返回类中声明的构造器数组。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
class Person {
private String name;
private int age;
private Person() {}
protected Person(String name) {
this.name = name;
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class cl = Class.forName("com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person"); // 直接抛出异常以简化代码
Constructor[] constructors = cl.getDeclaredConstructors();
//Constructor[] constructors = cl.getConstructors();
for (Constructor c :constructors) {
System.out.println(c);
}
}
}
【运行结果】:
private com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person() protected com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(java.lang.String) public com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(java.lang.String,int)
// public com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(java.lang.String,int)// 本部分为运行getConstructors方法输出结果
对结果加以分析，会发现通过System.out.println(c);直接打印的构造函数是由几部分组成的，其中包括了修饰符(public/protected/private)、类名以及构造函数的参数，那么，这些部分是如何获取的呢？
在Modifier类中包含静态方法getModifiers方法，它返回一个整数i，用不同的数值表示public、static、final这样的修饰符。Modifier中的静态方法toString(i)返回对应的修饰符。Constructor类中包含由静态方法getParameterTypes，它返回一个描述参数类型的Class对象数组。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Modifier;
class Person {
private String name;
private int age;
private Person() {}
protected Person(String name) {
this.name = name;
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class cl = Person.class;
Constructor[] constructors = cl.getDeclaredConstructors();
for (Constructor c :constructors) {
// 获取包名和类名
String name = c.getName();
// 获取修饰符
String modifiers = Modifier.toString(c.getModifiers());
if (modifiers.length() > 0) { //如果有修饰符
System.out.print(modifiers + " ");
}
System.out.print(name + "(");
// 获取构造函数的参数类型
Class[] paramTypes = c.getParameterTypes();
for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) {
if (i > 0) { // 如果不止一个参数，使用"，"将参数类型分割
System.out.print(",");
}
System.out.print(paramTypes[i].getName());
}
System.out.println(");");
}
}
}
【运行结果】:
private com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(); protected com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(java.lang.String); public com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person(java.lang.String,int);
解析方法(Method)
Class类中的getMethods将返回方法的数组,其中包括本类的所有方法、从接口实现的方法、父类的公共(public)方法、父类的父类的公共方法……一直延伸到Object的公共方法。getDeclaredMethods方法将返回本类声明的方法、从接口实现的方法。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
class Person/* extends Object */ {
private void privateMethodPerson() {
//...
}
protected void protectedMethodPerson() {
// ...
}
public void publicMethodPerson() {
//...
}
}
interface Smoke {
void smoking();
}
class Student extends Person implements Smoke{
@Override
public void smoking() {
// ...
}
private void privateMethodStudent() {
//...
}
protected void protectedMethodStudent() {
// ...
}
public void publicMethodStudent() {
//...
}
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Student s = new Student();
Class cl = s.getClass();
Method[] methods = cl.getDeclaredMethods();
// Method[] methods = cl.getMethods();
for (Method m : methods) {
System.out.println(m);
}
}
}
【运行结果】:
public void com.xiaoxiaoyihan.reflection.Student.smoking() protected void com.xiaoxiaoyihan.reflection.Student.protectedMethodStudent() private void com.xiaoxiaoyihan.reflection.Student.privateMethodStudent() public void com.xiaoxiaoyihan.reflection.Student.publicMethodStudent()
上面的例子故意给出一种继承结构，是为了查看getMethods的结果，在此就不给出结果了。注意Person默认继承了Object类。顺便说一句，笔者(非科班自学菜鸟)曾在面试的时候被问到Object中有哪些方法，估计他是想问有哪些常用方法吧，我没答全~2333，不知道读者您能一眼看出结果吗？？。
类似地，我们看到上面的System.out.println(m);打印出方法由修饰符、返回值、类名、方法名以及参数组成。那么这些部分是如果获取的呢？ 与Construction类相似，Method类中也提供了静态方法getParamTypes，该方法返回描述参数类型的Class对象数组。此外，Method还提供了getReturnType方法，用于获取返回类型的Class对象。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
class Person {
private String name = "萧萧弈寒";
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public static void speak() {
// ...
}
public final void eat() {
// ...
}
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Class cl = Person.class;
Method[] methods = cl.getDeclaredMethods();
for (Method m : methods) {
// 返回类型的Class对象
Class retType = m.getReturnType();
//
String retTypeName = retType.getName();
// 获取方法名
String name = m.getName();
String modifiers = Modifier.toString(m.getModifiers());
if (modifiers.length() > 0) // 如果有修饰符
System.out.print(modifiers + " ");
// 返回值名
System.out.print(retType.getName() + " ");
System.out.print(name + "(");
Class[] paramTypes = m.getParameterTypes();
for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) {
if (i > 0) { // 如果不止一个参数，用","分割
System.out.print(paramTypes[i].getName());
}
}
System.out.println(");");
}
}
}
【运行结果】： public java.lang.String getName(); public void setName(); public static void speak(); public final void eat();
解析域(Field)
Class类中的getDeclaredFields方法返回类中声明的域数组，getFields方法返回类中的公有域、接口中的域所组成的Field对象数组。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Date;
class Person {
private String name;
protected int age;
public Date birthday;
}
class Student extends Person implements Smoke{
private float score;
}
interface Smoke {
String brand = "大中华";
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Class cl = Student.class;
Field[] fields = cl.getFields();
for (Field f : fields) {
System.out.println(f);
}
}
}
【运行结果】: public static final java.lang.String com.xiaoxiaoyihan.reflection.Smoke.brand public java.util.Date com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person.birthday
结果显示了字段由修饰符、类型、类名、字段名构成。这里需要引入Field类中的getType方法，它返回字段声明类型的Class对象。下面同样作出解析：
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Date;
class Person {
private String name;
protected int age;
public Date birthday;
}
public class ReflectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Class cl = Person.class;
Field[] fields = cl.getDeclaredFields();
for (Field f : fields) {
// 属性类型的Class对象
Class type = f.getType();
// 属性类型名
String name = type.getName();
System.out.print(" ");
// 修饰符
String modifiers = Modifier.toString(f.getModifiers());
if (modifiers.length() > 0) { // 如果有修饰符
System.out.print(modifiers + " ");
}
System.out.println(type.getName() + " " + name + ";");
}
}
}
【运行结果】:
private java.lang.String java.lang.String; protected int int; public java.util.Date java.util.Date;
三、反射的应用
操作对象属性(域)的值
前面已经知道如何查看任意对象的数据域名称和类型。在编写程序时，如果想要查看域名和类型是很简单的事情，而反射机制可以查看在编译时还不清楚的对象域。
利用get方法获取域(属性)值
查看对象域的关键方法是Field类的get方法。如果f是一个Field类型的对象，obj是某个包含f域的类的对象，f.get(obj)将返回一个对象，类型为Object，其值为obj域的当前值。示例：
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
}
public class ReflectionDemo2 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Person p = new Person("萧萧弈寒");
Class clz = p.getClass();
Field f = clz.getDeclaredField("name");
//f.setAccessible(true);
Object name = f.get(p);
System.out.println(name);
}
}
【运行结果】:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class com.xiaoxiaoyihan.reflection.ReflectionDemo2 can not access a member of class com.xiaoxiaoyihan.reflection.Person with modifiers "private" at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:109) ……
说明：因为反射机制的默认行为受限于Java的访问控制。如果一个Java程序没有受限于安全管理器的控制，就可以覆盖访问控制。Field，Method或Constructor对象提供了setAccessible方法用于覆盖访问控制。
get方法还需要解决另一个问题,get方法的返回值是Object类型的，上面的name是String类型的，将String类型值，赋给Object对象没有问题，但是如果出现double类型的域呢？Java中的数值类型不是对象。可以通过Field类的getDouble方法，也可以调用get方法然后进行强制类型转换。反射机制会自动地将这个域值打包到相应的对象包装器中，对于double类型，将打包成Double。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
class Person {
private double salary;
public Person(double salary) {
this.salary = salary;
}
}
public class ReflectionDemo2 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Person p = new Person(100);
Class clz = p.getClass();
Field f = clz.getDeclaredField("salary");
f.setAccessible(true);
// double salary = (double) f.get(p);
double salary = f.getDouble(p);
System.out.println("薪水:" + salary);
}
}
【运行结果】: 薪水:100.0
利用set方法设置域(属性)值
当然也可以使用set方法，对obj对象的f域设置新值。set方法的签名是：
void set(obj, value) // obj:操作的对象；value:新值
示例:
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
class Person {
private String name;
private double salary;
public Person(String name, double salary) {
this.name = name;
this.salary = salary;
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public String getName() {
return name;
}
}
public class ReflectionDemo2 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Person p = new Person("张三", 100);
System.out.println(p.getName() + "-----" + p.getSalary());
Class clz = Person.class;
Field f = clz.getDeclaredField("name");
f.setAccessible(true);
f.set(p, "萧萧弈寒");
f = clz.getDeclaredField("salary");
f.setAccessible(true);
f.set(p, 200);
System.out.println(p.getName() + "-----" + p.getSalary());
}
}
调用任意方法
invoke方法
与Field类的get方法查看对象的域相似，Method类提供了一个invoke方法,它允许调用包装在当前Method对象中的方法。invoke方法的签名是:
Object invoke(Object obj, Object...args)
第一个参数是隐式参数，其余的对象提供了显示参数。
例如,m1代表Person的getName方法，那么通过invoke方法获取name的形式为:
String n = m1.invoke(p);
如果返回的是基本类型，invoke方法会返回其包装器类型。例如，m2表示getSalary方法，那么返回的对象实际是一个Double，必须响应的完整类型转换。
double s = m2.invoke(p);
根据前面的介绍，可以通过Class类的静态方法getDeclaredMethods获取Method对象数组，然后对返回的数组进行遍历，找到指定的方法。与getField方法类似，getField方法通过表示域名的字符串，返回一个Field对象。然而，由于方法存在重载的情况，有可能获得若干个相同名字的方法。因此，还必须提供方法的参数类型。getMethod方法的签名:
Method getMethod(String name, Class...paramTypes)
示例：
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
class Person {
private String name;
private double salary;
public String getName() {
return name;
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public void raiseSalary(double raise) {
salary += raise;
}
public Person(String name, double salary) {
this.name = name;
this.salary = salary;
}
}
public class ReflectionDemo2 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
Person p = new Person("萧萧弈寒", 100);
// 获取getName方法对象
Method m1 = p.getClass().getMethod("getName");
// 调用getName方法
String name = (String)m1.invoke(p);
System.out.println("我的名字是:" + name);
// 获取raiseSalary方法对象，需要传double类型的参数
Method m2 = p.getClass().getMethod("raiseSalary", double.class);
// 调用raiseSalary方法，并传入参数值
m2.invoke(p, 200);
System.out.println("加薪后：salary=" + p.getSalary());
}
}
【运行结果】: 我的名字是:萧萧弈寒 加薪后：salary=300.0
对于静态方法，invoke的第一个参数可以被忽略，既可以将它设置为null。
package com.xiaoxiaoyihan.reflection;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
class Person {
public static void speak(String name) {
System.out.println("木头！" + name + ",你倒是说话啊！");
}
}
public class ReflectionDemo2 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
Method m = Person.class.getMethod("speak", String.class);
m.invoke(null, "萧萧弈寒");
}
}
【运行结果】: 木头！萧萧弈寒,你倒是说话啊！
注意:invoke的参数和返回值必须是Object类型的。这就意味着必须进行多次的类型转换。这样做将会是编译器错过检查代码的机会。此外，通过反射获得方法指针的代码比直接调用方法效率低。