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在学习Java的路上,相信你一定使用过各种各样的框架。所谓的框架就是一个半成品软件,已经对基础的代码进行了封装并提供相应的API。在框架的基础上进行软件开发,可以简化编码。学习使用框架并不需要了解反射,但是如果想要自己写一个框架,那么就需要对反射机制有很深入的了解。
在程序运行状态中,对于任意一个类或对象,都能够获取到这个类的所有属性和方法(包括私有属性和方法),这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能就称为反射机制。简单来讲,通过反射,类对我们是完全透明的,想要获取任何东西都可以。
在学习反射以前,我们先来了解一下Java代码在计算机中所经历的三个阶段:
public class getClass {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//方式一:Class.forName("全类名");
Class class1 = Class.forName("zzuli.edu.cn.Person"); //Person自定义实体类
System.out.println("class1 = " + class1);
//方式二:类名.class
Class class2 = Person.class;
System.out.println("class2 = " + class2);
//方式三:对象.getClass();
Person person = new Person();
Class class3 = person.getClass();
System.out.println("class3 = " + class3);
//比较三个对象
System.out.println(class1 == class2); //true
System.out.println(class1 == class3); //true
}
}
运行结果:
通过上述比较三个对象的结果可以得出一个结论:同一个字节码文件(*.class)在一次程序运行过程中,只会被加载一次,无论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个。
这里只写出一些常用的,具体可以参看jdk的帮助文档。
Field[] getFields() //获取所有public修饰的成员变量
Field getField(String name) //获取指定名称的public修饰的成员变量
Field[] getDeclaredFields() //获取所有的成员变量,不考虑修饰符
Field getDeclaredField(String name) //获取指定的成员变量,不考虑修饰符
Constructor<?>[] getConstructors() //获取所有public修饰的构造函数
Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes) //获取指定的public修饰的构造函数
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() //获取所有的构造函数,不考虑修饰符
Constructor<T> getDeclaredConstructor(类<?>... parameterTypes) //获取指定的构造函数,不考虑修饰符
Method[] getMethods() //获取所有public修饰的成员方法
Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes) //获取指定名称的public修饰的成员方法
Method[] getDeclaredMethods() //获取所有的成员方法,不考虑修饰符
Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes) //获取指定名称的成员方法,不考虑修饰符
String getName()
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
@Setter
@Getter
@ToString
public class Person {
public String a; //最大范围public
protected String b; //受保护类型
String c; //默认的访问权限
private String d; //私有类型
}
/**
* 获取成员变量
* * Field[] getFields()
* * Field getField(String name)
* @throws Exception
*/
public class reflectDemo1{
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Person的Class对象
Class personClass = Person.class;
//1、Field[] getFields()获取所有public修饰的成员变量
Field[] fields = personClass.getFields();
for(Field field : fields){
System.out.println(field);
}
System.out.println("=============================");
//2.Field getField(String name) 获取指定名称的public修饰的成员变量
Field a = personClass.getField("a");
//获取成员变量a的值 [也只能获取公有的,获取私有的或者不存在的字符会抛出异常]
Person p = new Person();
Object value = a.get(p);
System.out.println("value = " + value);//因为在Person类中a没有赋值,所以为null
//设置成员变量a的属性值
a.set(p,"张三");
System.out.println(p);
}
}
运行结果:
/**
* Field[] getDeclaredFields()
* Field getDeclaredField(String name)
* @throws Exception
*/
public class reflectDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Person的Class对象
Class personClass = Person.class;
//Field[] getDeclaredFields():获取所有的成员变量,不考虑修饰符
Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
for(Field filed : declaredFields){
System.out.println(filed);
}
System.out.println("===================================");
//Field getDeclaredField(String name) //获取指定的成员变量,不考虑修饰符
Field d = personClass.getDeclaredField("d"); //private String d;
Person p = new Person();
//Object value1 = d.get(p); //如果直接获取会抛出异常,因为对于私有变量虽然能会获取到,但不能直接set和get,必须忽略访问权限修饰符的安全检查后才可以
//System.out.println("value1 = " + value1);
//忽略访问权限修饰符的安全检查,又称为暴力反射
d.setAccessible(true);
Object value2 = d.get(p);
System.out.println("value2 = " + value2);
}
}
运行结果
注意:如果没有忽略访问修饰符直接访问会抛出如下所示的异常
创建对象:T newInstance(Object… initargs)
注意:如果使用空参数构造方法创建对象,操作可以简化:直接使用Class对象的newInstance方法。
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
@Setter
@Getter
@ToString
public class Person {
private String name;
private Integer age;
//无参构造函数
public Person() {
}
//单个参数的构造函数,且为私有构造方法
private Person(String name){
}
//有参构造函数
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
/**
* 获取构造方法
* Constructor<?>[] getConstructors()
* Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes)
*/
public class reflectDemo3 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Person的Class对象
Class personClass = Person.class;
//Constructor<?>[] getConstructors() //获取所有public修饰的构造函数
Constructor[] constructors = personClass.getConstructors();
for(Constructor constructor : constructors){
System.out.println(constructor);
}
System.out.println("==========================================");
//获取无参构造函数 注意:Person类中必须要有无参的构造函数,不然抛出异常
Constructor constructor1 = personClass.getConstructor();
System.out.println("constructor1 = " + constructor1);
//使用获取到的无参构造函数创建对象
Object person1 = constructor1.newInstance();
System.out.println("person1 = " + person1);
System.out.println("==========================================");
//获取有参的构造函数 //public Person(String name, Integer age) 参数类型顺序要与构造函数内一致,且参数类型为字节码文件类型
Constructor constructor2 = personClass.getConstructor(String.class,Integer.class);
System.out.println("constructor2 = " + constructor2);
//使用获取到的有参构造函数创建对象
Object person2 = constructor2.newInstance("zhangsan", 22); //获取的是有参的构造方法,就必须要指定参数
System.out.println(person2);
System.out.println("=========================================");
//对于一般的无参构造函数,我们都不会先获取无参构造器之后在进行初始化,而是直接调用Class类内的newInstance()方法
Object person3 = personClass.newInstance();
System.out.println("person3 = " + person3);
}
}
运行结果:
总结:如果使用无参构造方法创建对象,操作可以进行简化:直接使用Class对象的newInstance方法创建即可。
对于多出个Declared关键词的两个方法,与不带这个词的两个方法的对比,与之前3.2叙述的一样,getDeclaredConstructor方法可以获取到任何访问权限的构造器,而getConstructor方法只能获取public修饰的构造器,具体不再测试。此外在构造器的对象内也有setAccessible(true)方法,把它设置成true就可以操作了。
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
@Setter
@Getter
@ToString
public class Person {
private String name;
private Integer age;
//无参构造函数
public Person() {
}
//有参构造函数
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
//无参方法
public void eat(){
System.out.println("eat...");
}
//重载有参方法
public void eat(String food){
System.out.println("eat..."+food);
}
}
/**
* 获取成员方法
* * Method[] getMethods()
* * Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)
*/
public class reflectDemo4 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Person的Class对象
Class personClass = Person.class;
//获取指定名称的方法
Method eat_method1 = personClass.getMethod("eat");
//执行方法
Person person = new Person();
Object rtValue = eat_method1.invoke(person);//如果方法有返回值类型可以获取到,没有就为null
//因为eat方法没有返回值,故输出null
System.out.println("rtValue = " + rtValue);
System.out.println("--------------------------------------------");
//获取有参的函数,有两个参数:第一个参数为方法名,第二个参数是获取方法的参数类型的字节码文件
Method eat_method2 = personClass.getMethod("eat", String.class);
//执行方法
eat_method2.invoke(person,"苹果");
System.out.println("============================================");
//获取方法列表
Method[] methods = personClass.getMethods();
for(Method method : methods){ //注意:获取到的方法不仅仅是Person类内自己的方法
System.out.println(method); //继承Object中的方法也会被获取到(当然前提是public修饰的)
}
}
}
运行结果
我们可以看出Person内的public方法都被打印出来了,此外Object中的public方法也都被打印出来了。
同之前的叙述一样,带有Declared关键字的方法这两个方法,可以获取到任意修饰符的方法。同样也提供了setAccessible(true)方法进行暴力反射。
综上所述:在反射面前没有公有私有,都可以通过暴力反射解决。
getName()方法获取的类名是全类名(带有路径)
public class getNameDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Person的Class对象
Class personClass = Person.class;
//获取全类名
String className = personClass.getName();
System.out.println(className);
}
}
运行结果
写一个"框架",在不改变该类的任何代码的前提下,可以帮我们创建任意类的对象,并且执行其中的任意方法。
(1)配置文件
(2)反射机制
(1)将需要创建的对象的全类名和需要执行的方法定义在配置文件中
(2)在程序中加载读取配置文件
(3)使用反射技术把类文件加载进内存
(4)创建对象
(5)执行方法
(1)Person类
public class Person {
//无参方法
public void eat(){
System.out.println("eat...");
}
}
(2)Student类
public class Student {
//无参方法
public void study(){
System.out.println("I am a Student");
}
}
className = zzuli.edu.cn.Person
methodName = eat
/**
* 前提:不能改变该类的任何代码。可以创建任意类的对象,可以执行任意方法
* 即:拒绝硬编码
*/
public class ReflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.加载配置文件
//1.1创建Properties对象
Properties pro = new Properties();
//1.2加载配置文件
//1.2.1获取class目录下的配置文件(使用类加载器)
ClassLoader classLoader = ReflectTest.class.getClassLoader();
InputStream inputStream = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
pro.load(inputStream);
//2.获取配置文件中定义的数据
String className = pro.getProperty("className");
String methodName = pro.getProperty("methodName");
//3.加载该类进内存
Class cls = Class.forName(className);
//4.创建对象
Object obj = cls.newInstance();
//5.获取方法对象
Method method = cls.getMethod(methodName);
//6.执行方法
method.invoke(obj);
}
}
//将配置文件内的信息修改为Student类及类内的study方法
className = zzuli.edu.cn.Student
methodName = study
运行结果
优点:对于框架来说,已经对基础的代码进行了封装并提供相应的API。在框架的基础上进行软件开发,可以简化编码。但如果我们使用传统的new形式来实例化,那么当类更改时我们就要修改Java代码,这是很繁琐的。修改Java代码以后我们还要进行重新编译、测试、发布等一系列的操作。而如果我们仅仅只是修改配置文件,而不需要修改Java代码就简单的多。此外使用反射还能达到解耦的效果,如果我们使用的是new这种形式进行对象的实例化。此时如果在项目的某一个小模块中我们的一个实例类丢失了,那么在编译期间就会报错,会导致整个项目无法启动。而对于反射创建对象Class.forName(“全类名”)这种形式,我们在编译期需要的仅仅只是一个字符串(全类名),在编译期不会报错,这样其他的模块就可以正常的运行,而不会因为一个模块的问题导致整个项目崩溃。
如果你认真看完了这篇文章,反射就应该掌握的差不多了,在接下来的几篇文章中,我会使用反射来实现热加载、反编译,并且使用反射来简单封装一个Spring框架和MyBatis框架。如果想要对反射机制有更深入的了解,可以看后续的文章。
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