Java反射详解

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1. 简介

Java在编译时候就必须知道所引用的类所在地方，但是在实际编程中，在某些场合，可能需要引用一个并不在编译空间的类，这个时候常规方法就很难实现了。在Java中，Class配合反射能够很好的解决这种场景。Java里面的反射可以帮助我们在运行程序时候加载、使用编译期间完全未知的class，简单来说就是Java可以加载一个运行时候才得知名称的class，获得其完整的构造，并生成实例化对象，对其成员变量赋值，调用其方法等等。

在具体的研发中，通过反射获取类的实例，大大提高系统的灵活性和扩展性，同时由于反射的性能较低，而且它极大的破坏了类的封装性(通过反射获取类的私有方法和属性)，在大部分场景下并不适合使用反射，但是在大型的一些框架中，会大范围使用反射来帮助架构完善一些功能。

上面说了一些简介，接下来直接就看看怎么使用反射来帮助我们获取class中的一些属性和方法吧。

2. 说明

反射机制中会用到一些类，在了解反射是如何使用之前，先介绍一下这些类。

类	说明
Class	在反射中表示内存中的一个Java类，Class可以代表的实例类型包括，类和接口、基本数据类型、数组
Object	Java中所有类的超类
Constructor	封装了类的构造函数的属性信息，包括访问权限和动态调用信息
Field	提供类或接口的成员变量属性信息，包括访问权限和动态修改
Method	提供类或接口的方法属性信息，包括访问权限和动态调用信息
Modifier	封装了修饰属性， public、protected、static、final、synchronized、abstract等

注：Class本身就是一个类，Class就是这个类的名称(注意首字母是大写)；public class Demo {}，这里的class是作为关键字，来表明Demo是一个类

3. 获取属性

通过反射可以获取类的多种属性，并对其进行一些操作，例如获取其中的某个方法并调用。先定义一个基础的类，然后用反射获取这个类的一些信息吧。

接口，仅仅名声了一个

eat()

方法

public interface IHumanAction {
void eat();
}

具体的类，注意类各个方法的修饰属性。

public class Human implements IHumanAction {
private int age;
public String name;

public Human() {

}

Human(String name) {
this.name = name;
}

protected Human(int age) {
this.age = age;
}

public Human(int age, String name, String sex) {
this.age = age;
this.name = name;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

protected void eatApple() {
System.out.println("eat apple");
}

void playGame() {

}

@Override
public void eat() {
System.out.println(this.name + " performs eat");
}

@Override
public String toString() {
return "Human{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}

3.1 基类或者接口

最基本的，可以通过反射，来获取一个类的基类或者实现的接口，使用

getSuperclass()

或者该类的基类，使用

getInterfaces()

来获取该类实现的接口。直接看一下例子。

try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");
if(clz != null) {
Class superClass = clz.getSuperclass();
System.out.println("该类的父类：");
System.out.println(superClass.getName());

System.out.println("该类实现的接口：");
Class[] interfaces = clz.getInterfaces();
for (Class clazz : interfaces) {
System.out.println(clazz.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}

运行结果如下图。



因为在java中，类是单一继承，而接口可以实现多个，所以

getSuperclass()

方法返回的是个Class对象，而

getInterfaces()

返回的是一个Class数组。

3.2 构造函数

获取基类和接口的方法比较单一，是直接返回了类的一些基本属性，而在获取构造函数、方法、成员变量属性时候，不同的方法是返回不同的结果。

先看获取构造函数的例子。

try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");

if(clz != null) {
int modify;
System.out.println("该类的构造函数(getConstructors())：");

Constructor[] cons = clz.getConstructors();
for(Constructor constructor : cons) {
modify = constructor.getModifiers();
System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());
}

System.out.println("\n该类的构造函数(getDeclaredConstructors())：");
Constructor[] cons2 = clz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor constructor : cons2) {
modify = constructor.getModifiers();
System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());
}

System.out.println("\n根据参数获取构造函数：");
Constructor cons3 = clz.getDeclaredConstructor(int.class);
if(cons3 != null) {
System.out.println(Modifier.toString(cons3.getModifiers()) + " " + cons3.getName());
}

System.out.println("\n根据参数获取构造函数：");
Constructor cons4 = clz.getConstructor(int.class);
if(cons3 != null) {
System.out.println(Modifier.toString(cons4.getModifiers()) + " " + cons4.getName());
}
}

} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
}

运行结果如下图。



在我们定义的

Human

类中，有四个构造函数，两个

public

属性的，一个

default

属性，一个

protected

属性。

从运行结果中可以看见，

getConstuctors()

得到了两个构造函数，都是

public

属性的，

getDelaredConstructors()

得到了四个构造函数，获取了

Human

类中的所有构造函数，跟构造函数的属性无关。

getDelaredConstructor(params)

根据构造函数的参数类型，获取了相匹配的构造函数，而同样的参数

getConstuctor(params)

抛出了异常，这是因为

getConstuctor(params)

根据参数去匹配所有的

public

属性的构造函数，而

getDelaredConstructor(params)

是根据参数去匹配所有的构造函数。

总体来说，四种获取构造函数的方法的区别如下：

getConstuctors()，获取的构造函数全部是public属性的。

getConstuctor(Class … params)，根据参数，从所有public属性的构造函数中获取相关构造函数

getDelaredConstructors()，获取所有的构造函数

getDelaredConstructor(Class … params)，根据参数，从所有的构造函数中获取相关构造函数

3.3 方法

在Java中，一般通过

getMethods()

或者

getDeclaredMethod()

方法来获取类中定义的方法。直接看一下这二个方法执行的例子。

例子代码：

try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");

if(clz != null) {
System.out.println("获取该类的方法(getMethods())：");
Method[] methods1 = clz.getMethods();
for(Method method : methods1) {
System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +
method.getReturnType() + " " +
method.getName());
}

System.out.println("\n获取该类的方法(getDeclaredMethods())");
Method[] methods2 = clz.getDeclaredMethods();
for(Method method : methods2) {
System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +
method.getReturnType() + " " +
method.getName());
}
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}

运行结果：



这两个方法获取的结果差别还是比较大的，可以看见，

getMethods()

返回的都是类中

public

属性的方法，不止是本身声明过的

public

属性的方法，也包括基类中声明的

public

属性的方法。而

getDeclaredMethods()

返回的则是在类自身声明的所有方法，包括复写的方法。

事实上，通过反射获取类中的方法还有

getMethod(name，params)

和

getDeclaredMethod(name, params)

，这两个方法主要区别在于通过参数筛选的范围不同。

四种方法的区别：

-

getMethods()

返回类中所有的

public

属性的方法，包括从基类继承的

public

方法。

-

getDeclaredMethods()

返回类本身声明的方法，包括复写的方法，不包括从基类继承的方法

-

getMethod(name，params)

根据参数从

getMethods()

返回的结果中筛选

-

getDeclaredMethod(name, params)

根据参数从

getDeclaredMethods()

返回的结果中筛选

3.4 成员变量

成员变量获取和上面类似，主要方法有

getFields()

、

getDeclaredFields()

、

getMethod(name, params)

、

getDeclaredMethod(name, params)

四种方法。

看一下使用的例子吧。

try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");

if(clz != null) {
System.out.println("获取该类的成员变量(getFields()):");
Field[] fields1 = clz.getFields();
for(Field field : fields1) {
System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());
}

System.out.println("\n获取该类的成员变量(getDeclaredFields()):");
Field[] fields2 = clz.getDeclaredFields();
for(Field field : fields2) {
System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());
}

}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}

运行结果：



可以看到

getFields()

方法只返回了

public

属性的成员变量，而

getDeclaredFields()

方法返回了所有的成员变量。至于

getMethod(name, params)

和

getDeclaredMethod(name, params)

都是在相应的范围获取成员变量。

四个方法的具体区别：

-

getFields()

获取类的所有

public

属性的成员变量

-

getDeclaredFields()

获取类的所有成员变量

-

getMethod(name, params)

根据参数在

getFields()

获取的成员变量中进行筛选

-

getDeclaredMethod(name, params)

根据参数在

getDeclaredFields()

获取的成员变量中进行筛选

3.5 调用&赋值

上面说明了获取类的一些属性的方法，包括构造函数、方法和成员变量。在获取这个属性之后我们可以调用构造函数实例化对象，调用其中的方法，给成员变量赋值。

直接看代码。

try {
Class clz = null;
clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");

if(clz != null) {
Constructor constructor = clz.getDeclaredConstructor(int.class);
Human human = (Human)constructor.newInstance(1);
System.out.println(human.toString());

Method method = clz.getMethod("setName", String.class);
method.invoke(human, "John");
System.out.println(human.toString());

Field field = clz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
field.set(human, 12);
System.out.println(human.toString());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

运行结果：



代码中，我先利用反射获取构造函数

Human(int age)

，然后实例化一个

Human

对象，这个时候打印出

Human

信息，由于在实例化时候设置了

age

为1，打印出来结果

name

是没有值得；然后通过反射获取

setName(String name)

方法，并调用设置

name

为Jhon，输出时候可以看见

age

为1，

name

为Jhon；最后通过反射获取到

Human

的

age

成员变量，并将值设置为12，输出时候可以看见

age

已经改变为12了。

4. 总结

反射的使用非常简单，在一般场景下也很少用到。但是作为Java中的一个比较重要的辅助机制，还是需要了解。由于反射在获取一些属性时候异常情况比较多，一定需要慎重使用，而且反射性能比较差，在普通场景下，并不建议大量使用反射。