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深入理解 Java 反射：Field （成员变量）

2017-01-18 20:00 561 查看

深入理解 Java 反射系列：

深入理解 Java 反射：Class （反射的入口）

深入理解 Java 反射：Field （成员变量）

深入理解 Java 反射：Method （成员方法）

读完本文你将了解到：

Field 成员变量的介绍

获取变量的类型

获取成员变量的修饰符
获取和修改成员变量的值

常见错误 1 无法转换类型导致的 javalangIllegalArgumentException

常见错误 2反射非 public 的变量导致的 NoSuchFieldException

常见错误 3 修改 final类型的变量导致的 IllegalAccessException

总结

Thanks

Field 成员变量的介绍

每个成员变量有类型和值。

java.lang.reflect.Field

为我们提供了获取当前对象的成员变量的类型，和重新设值的方法。

获取变量的类型

类中的变量分为两种类型：基本类型和引用类型：

基本类型（ 8 种）

整数：byte, short, int, long

浮点数：float, double

字符：char

布尔值：boolean

引用类型

所有的引用类型都继承自 java.lang.Object

类，枚举，数组，接口都是引用类型

java.io.Serializable 接口，基本类型的包装类（比如 java.lang.Double）也是引用类型

java.lang.reflect.Field

提供了两个方法获去变量的类型：

Field.getType()：返回这个变量的类型

Field.getGenericType()：如果当前属性有签名属性类型就返回，否则就返回

Field.getType()

举个例子：

public class FieldSpy<T> extends BaseTestClass {
public boolean[][] b = {{true, true}, {false, false}};
public String name = "shixinzhang";
public Integer integer = 23;
public T type;

public static final String CLASS_NAME = "net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldSpy";

public static void main(String[] args) {
try {
Class<?> aClass = Class.forName(CLASS_NAME);
Field[] fields = aClass.getFields();
for (Field field : fields) {
printFormat("Field：%s \n",field.getName());
printFormat("Type：\n  %s\n", field.getType().getCanonicalName());
printFormat("GenericType:\n  %s\n", field.getGenericType().toString());
printFormat("\n\n");
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

运行结果：

Field：b         //二维的布尔值数组
Type：
boolean[][]
GenericType:
class [[Z

Field：name
Type：
java.lang.String
GenericType:
class java.lang.String

Field：integer
Type：
java.lang.Integer
GenericType:
class java.lang.Integer

Field：type         //泛型 T 类型，运行时被擦除为 Object
Type：
java.lang.Object
GenericType:
T

Field：CLASS_NAME
Type：
java.lang.String
GenericType:
class java.lang.String

Process finished with exit code 0

获取成员变量的修饰符

成员变量可以被以下修饰符修饰：

访问权限控制符：

public

protected

private

限制只能有一个实例的：

static

不允许修改的：

final

不会被序列化：

transient

线程共享数据的一致性：

volatile

注解

类似获取 Class 的修饰符，我们可以使用

Field.getModifiers()

方法获取当前成员变量的修饰符。

返回

java.lang.reflect.Modifier

中定义的整形值。

由于

Field

间接继承了

java.lang.reflect.AnnotatedElement

，因此运行时也可以获得修饰成员变量的注解，当然前提是这个注解被

java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME

修饰。

获取和修改成员变量的值

拿到一个对象后，我们可以在运行时修改它的成员变量的值，对运行时来说，反射修改变量值的操作和类中修改变量的结果是一样的。

举个例子：

enum MyHabit {
LOL,
CODE
}

public class People extends BaseTestClass {
public long idCarNumber = 1000000000;
public String[] name = {"shi", "xin"};
public MyHabit habit = MyHabit.CODE;

public static void main(String[] args) {
People shixin = new People();
String fmt = "%6s:  %s  = %s \n";
Class<? extends People> cls = shixin.getClass();
try {
Field idCarNumber = cls.getDeclaredField("idCarNumber");
System.out.format(fmt, "before", idCarNumber.getName(), shixin.idCarNumber);
idCarNumber.setLong(shixin, 123456);
System.out.format(fmt, "after", idCarNumber.getName(), shixin.idCarNumber);

Field name = cls.getDeclaredField("name");
System.out.format(fmt, "before", name.getName(), Arrays.asList(shixin.name));
name.set(shixin, new String[]{"hei", "hei"});
System.out.format(fmt, "after", name.getName(), Arrays.asList(shixin.name));

Field habit = cls.getDeclaredField("habit");
System.out.format(fmt, "before", habit.getName(), shixin.habit);
habit.set(shixin, MyHabit.LOL);
System.out.format(fmt, "after", habit.getName(), shixin.habit);

} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

运行结果：

before:  idCarNumber  = 1000000000
after:  idCarNumber  = 123456
before:  name  = [shi, xin]
after:  name  = [hei, hei]
before:  habit  = CODE
after:  habit  = LOL

Process finished with exit code 0

常见错误 1 ：无法转换类型导致的

java.lang.IllegalArgumentException

下面的代码和上个例子的代码很相似，但是运行时却报错：

public class FieldTrouble extends BaseTestClass {
public Integer value;

public static void main(String[] args) {
FieldTrouble fieldTrouble = new FieldTrouble();
Class<? extends FieldTrouble> cls = fieldTrouble.getClass();
try {
Field value = cls.getField("value");
value.setInt(fieldTrouble, 23);

} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Can not set java.lang.Integer field net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.value to (int)23
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwSetIllegalArgumentException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:167)
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwSetIllegalArgumentException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:191)
at sun.reflect.UnsafeObjectFieldAccessorImpl.setInt(UnsafeObjectFieldAccessorImpl.java:114)
at java.lang.reflect.Field.setInt(Field.java:949)
at net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.main(FieldTrouble.java:24)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)

为什么我们无法给 Integer 类型的 value 使用

setInt()

方法重新设值呢？

这是因为在使用反射获取或者修改一个变量的值时，编译器不会进行自动装/拆箱。

因此我们无法给一个 Integer 类型的变量赋整型值，必须给它赋一个 Integer 对象才可以。

使用

Field.set(Object obj, Object value)

方法解决这个问题：

f.set(ft, new Integer(43));

常见错误 2：反射非 public 的变量导致的

NoSuchFieldException

如果你使用

Class.getField()

或者

Class.getFields()

获取非 public 的变量，编译器会报

java.lang.NoSuchFieldException

错。

下面这张图说明了获取变量的四个方法所左右的对象类型：

常见错误 3 ：修改

final

类型的变量导致的

IllegalAccessException

当你想要获取或者修改不可修改（

final

）的变量时，会导致

IllegalAccessException

。

举个例子：

public class FieldTrouble extends BaseTestClass {
public Integer value;
public final boolean wannaPlayGame = true;

public static void main(String[] args) {
FieldTrouble fieldTrouble = new FieldTrouble();
Class<? extends FieldTrouble> cls = fieldTrouble.getClass();
try {
//            Field value = cls.getField("value");
//            value.setInt(fieldTrouble, 23);
//            value.set(fieldTrouble, new Integer(23));

Field wannaPlayGame = cls.getDeclaredField("wannaPlayGame");
//            wannaPlayGame.setAccessible(true);    //加上这句就没问题
wannaPlayGame.setBoolean(fieldTrouble, false);
System.out.format("Field：%s    %s\n", wannaPlayGame.getName(),fieldTrouble.wannaPlayGame);

} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}```

上面的代码想要通过反射修改 wannaPlayGame 变量，运行后会报错：

```java
java.lang.IllegalAccessException: Can not set final boolean field net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.wannaPlayGame to (boolean)false
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwFinalFieldIllegalAccessException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:76)
at sun.reflect.UnsafeFieldAccessorImpl.throwFinalFieldIllegalAccessException(UnsafeFieldAccessorImpl.java:84)
at sun.reflect.UnsafeQualifiedBooleanFieldAccessorImpl.setBoolean(UnsafeQualifiedBooleanFieldAccessorImpl.java:96)
at java.lang.reflect.Field.setBoolean(Field.java:801)
at net.sxkeji.shixinandroiddemo2.test.reflection.FieldTrouble.main(FieldTrouble.java:28)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)

<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

这是因为在类初始化后，无形之中会有一个访问限制阻止我们修改
final
类型的变量。

由于

Field

继承自

AccessibleObject

, 我们可以使用

AccessibleObject.setAccessible()

方法告诉安全机制，这个变量可以访问。

因此上面的例子中，声明这个变量是可访问的：

wannaPlayGame.setAccessible(true)

，运行就正常了。

总结

在使用反射修改某个对象的成员变量前你要明白，这样做会造成一定程度的性能开销，因为在反射时这样的操作需要引发许多额外操作，比如验证访问权限等。只在特殊情况下这么做。

另外使用反射也会导致一些运行时的计算优化失效。比如下面的代码，运行时极可能会优化为最后一句：

int x = 1;
x = 2;
x = 3;

但是如果使用反射

Field.set*()

做同样的操作，可能就不会有这种优化了。

使用

setAccessible(true)

方法前也需要注意，这可能会导致意想不到的后果，比如：

在运行时虽然你通过反射修改了变量 a 的值，但其他部分可能还在使用原来的值。

Thanks

http://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/index.html

http://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/fieldTypes.html

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NoSuchFieldException

常见错误 3 ：修改
final
类型的变量导致的
IllegalAccessException

总结

Thanks

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获取成员变量的修饰符

获取和修改成员变量的值

常见错误 1 ：无法转换类型导致的 java.lang.IllegalArgumentException

常见错误 2：反射非 public 的变量导致的 NoSuchFieldException

常见错误 3 ：修改 final类型的变量导致的 IllegalAccessException

总结

Thanks

常见错误 1 ：无法转换类型导致的
java.lang.IllegalArgumentException

常见错误 2：反射非 public 的变量导致的
NoSuchFieldException

常见错误 3 ：修改
final
类型的变量导致的
IllegalAccessException