Java 中的 反射机制
概念明确
什么是类的对象?
类的对象就是:基于某个类 new 出来的对象,也称为实例对象。这个很容易理解,就不过多阐述了。
什么是类对象?
类对象就是:类加载的产物,封装了一个类的所有信息(类名、父类、接口、属性、方法、构造方法)。
包含类信息的.class文件被JVM加载到内存后,一个个的类就变成了一个个的 java.long.Class 对象,每个类有且只有一个java.long.Class对象,这些对象包含了类的全部信息,这些对象存储在方法区中。
每一个对象实例和创建它的类对象之间都有一条类型引用,代表着此实例是这个类型的。
反射机制
什么是反射机制?
在 Java 中要使用一个类首先要将该类加载到内存中,系统会为该类生成一个java.lang.Class的实例。这个 Class 对象的作用很大,通过它系统可以访问到JVM中该类的信息,同时 Class 对象也是实现 Java 反射机制的核心要素。
反射(Reflection)是指:
程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力,并能根据自身行为的状态和结果,调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。
上面的解释并不太通俗易懂,我们看看下面的阐述:
在高级语言中,允许改变程序结构或变量类型的语言称为动态语言,例如Perl、Python、Ruby等就是动态语言,而像C、C++、Java这类语言在程序编译时就确定了程序的结构和变量的类型,因此不是动态语言。尽管如此,Java还是为开发者提供了一个非常有用的与动态相关的机制-反射(Reflection)。
运用反射机制可以在运行时加载和使用编译期间未知的类型。也就是说,Java程序可以加载在运行时才得知类名的class,并生成其对象实体,或访问其属性,或唤起其成员方法。通俗点讲,所谓Java的反射机制,就是在Java程序运行时动态地加载并使用在编译期并不知道的类。
反射机制的作用
① 获取一个类的信息。
② 通过类型的名称动态生成并操作对象。
获取一个类的Class对象
通过一个类的Class对象可以获取该类的信息,包括类的构造函数、属性、方法等,那么如何来获取一个类的Class对象呢?
在Java中获取一个类的Class对象的方法有3种:
➷ Class.forName(className)。『推荐使用』
➷ 调用某个类的class属性获取该类对应的Class对象。
➷ 调用对象的getClass()方法获取该对象所属类对应的Class对象。
代码演示:
// Person 类 public class Person implements Serializable, Cloneable{ private String name; private int age; public Person(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } public Person() { super(); } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } public void eat() { System.out.println(name + "正在吃东西。。。"); } public void eat(String food) { System.out.println(name + "正在吃" + food + "。。。"); } private void privateMethod() { System.out.println("这是一个私有方法"); } public static void staticMethod() { System.out.println("这是一个静态方法"); } }
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.创建类的对象 Person zhangsan = new Person("张三", 18); System.out.println(zhangsan.toString()); // 2.获取类对象 // 方式一:通过类的对象,获取类对象 Person s = new Person(); Class<?> c = s.getClass(); System.out.println(c.toString()); // 方式二:通过类名获取类对象 Class<?> c1 = Person.class; System.out.println(c1.toString()); // 方式三:通过静态方法获取类对象 [推荐使用] Class<?> c2 = Class.forName("com.ruoli.reflect.Person"); System.out.println(c2.toString()); } }
运行结果:
一般情况下生成一个类的对象是不需要使用反射的。但是有些特殊的情况必须用到反射才能实现类的实例化。比如要对一个类进行操作,但是这个类的类名需要从配置文件中读取,事先并不知道该类的类名等信息。这样在编译时就无法确定该类的类名,也就无法按照传统的方法构建类的对象了。所以可以先读取配置文件并拿到这个类的全类名,然后利用反射生成该类的对象,并进行相应的操作。一个很好的例子就是设计模式中的简单工厂模式。
综上所述,所以大多数情况下都是使用Class.forName(className)这种方法来获取类对象的,也推荐大家在日常编程中多实用这种方法。
获取类的名字,包名,父类,接口
代码演示:
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.获取类对象 Class<?> c2 = Class.forName("com.ruoli.reflect.Person"); // 2.获取类的名字 System.out.println("类名:" + c2.getName()); // 3.获取类的包名 System.out.println("包名:" + c2.getPackage().getName()); // 4.获取类的父类 System.out.println("父类:" + c2.getSuperclass().getName()); // 5.获取类的接口 Class<?>[] classes = c2.getInterfaces(); System.out.println("接口:" + Arrays.toString(classes)); // 6.获取类的简称 System.out.println("简称:" + c2.getSimpleName()); } }
运行结果:
获取类的构造方法,并创建对象
代码演示:
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.获取类对象 Class<?> c2 = Class.forName("com.ruoli.reflect.Person"); // 2.获取类的构造方法 // 2.1获取全部的构造方法 // Constructor<?>[] cons = c2.getConstructors(); // for (Constructor<?> constructor : cons) { // System.out.println(constructor.toString()); // } // 2.2获取无参的构造方法,创建对象 // Constructor<?> con = c2.getConstructor(); // System.out.println(con.toString()); // // Person zhangsan = (Person)con.newInstance(); // System.out.println(zhangsan.toString()); // 简单方法:实际上就是调用上面的无参构造 // Person xiaoming = (Person)c2.newInstance(); // System.out.println(xiaoming.toString()); // 2.3获取带参的构造方法,创建对象 Constructor<?> con = c2.getConstructor(String.class, int.class); System.out.println(con.toString()); Person xiaoming = (Person)con.newInstance("小明", 19); System.out.println(xiaoming.toString()); } }
运行结果:
获取类中的方法,并调用方法
代码演示:
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.获取类对象 Class<?> c2 = Class.forName("com.ruoli.reflect.Person"); // 2.获取类的方法 // 2.1 getMethods() 只能获取公开的方法,包括从父类继承的方法 // Method[] methods = c2.getMethods(); // for (Method method : methods) { // System.out.println(method.toString()); // } // 2.2 getDeclaredMethods() 获取类中的所有方法,包括私有、默认、保护的方法,不包含继承的 // Method[] methods = c2.getDeclaredMethods(); // for (Method method : methods) { // System.out.println(method.toString()); // } // 2.3获取单个方法 // 获取无参、无返回值的方法eat(): Method eatMethod = c2.getMethod("eat"); System.out.println(eatMethod.toString()); Person zhangsan = (Person)c2.newInstance(); eatMethod.invoke(zhangsan); // 获取无参、有返回值的方法toString(): Method toStringMethod = c2.getMethod("toString"); System.out.println(toStringMethod.toString()); Object result = toStringMethod.invoke(zhangsan); System.out.println(result); // 获取带参、无返回值的方法eat(String food): Method eatMethod2 = c2.getMethod("eat", String.class); System.out.println(eatMethod2.toString()); eatMethod2.invoke(zhangsan, "鸡腿"); // 获取私有方法privateMethod() Method privateMethod = c2.getDeclaredMethod("privateMethod"); System.out.println(privateMethod.toString()); // 此时调用方法(私有方法),没有访问权限 // 设置访问权限无效 privateMethod.setAccessible(true); privateMethod.invoke(zhangsan); // 获取静态方法staticMethod() Method staticMethod = c2.getMethod("staticMethod"); System.out.println(staticMethod.toString()); staticMethod.invoke(null); } }
运行结果:
这里需要注意的是,当我们通过反射获取一个类的私有方法时,我们是没有权限来使用的,因此需要设置访问权限,然后才能使用这个私有方法。
获取类中的属性
代码演示:
public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.获取类对象 Class<?> c2 = Class.forName("com.ruoli.reflect.Person"); // 2.获取属性 公开的字段,父类继承的字段 // Field[] fields = c2.getFields(); // System.out.println(fields.length); // 2.获取属性 获取所有的属性,但不包含继承的 // Field[] fields = c2.getDeclaredFields(); // System.out.println(fields.length); // for (Field field : fields) { // System.out.println(field); // } // 2.获取单个属性 Field nameField = c2.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); // 赋值 Person zhangsan = (Person)c2.newInstance(); nameField.set(zhangsan, "张三"); // 获取值 System.out.println(nameField.get(zhangsan)); } }
运行结果:
反射机制总结
反射机制
所谓Java的反射机制,就是在Java程序运行时动态地加载并使用在编译期并不知道的类。
反射机制的作用
➷ 反射机制可以动态获取一个类的信息,包括该类的属性和方法,这个功能可应用于对class文件进行反编译。
➷ 反射机制也可以通过类型的名称动态生成对象,并调用对象中的方法。
反射机制的优缺点
✔ 优点:可以在运行时获取一个类的实例,大大提高了系统的灵活性和可扩展性。
✘ 缺点:性能较差,安全性不高,破坏了类的封装性。
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