Java反射机制

导语

反射机制是Java程序开发语言的重要特征之一。

主要内容

• 认识反射
• 理解反射作用
• 利用反射来调用类的结构

具体内容

认识反射

反射的话先通过“反”来理解，既然有“反”就有“正”，在正常情况下，一定是先有类而后再产生对象
所谓的“反”就是指可以利用对象找到对象的出处，在Object类里面提供有一个方法：

取得Class对象：public final Class

import java.util.Date;  // 先有类public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Date date = new Date(); // 产生对象        System.out.println(date.getClass());    }}

输出结果

class java.util.Date

发现调用了getClass()方法后的输出就输出了类的完整名称，等于是找到了对象的出处。

Class类对象实例化

java.lang.Class是一个类，这个类是反射操作的源头，即：所有的反射都要从此类开始进行，而最关键的是这个类有三种实例化方式：

• 第一种：调用Object类中的getClass()方法。

import java.util.Date;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Date date = new Date();        Class<?> cls = date.getClass();        System.out.println(cls);    }}

• 第二种：使用“类.class”取得。

import java.util.Date;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Class<?> cls = Date.class;        System.out.println(cls);    }}

之前是在产生了类的实例化对象之后取得的Class对象，但是此时并没有实例化对象的产生。

• 第三种：调用Class类提供的一个方法。实例化Class对象：public static Class

public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Class<?> cls = Class.forName("java.util.Date);        System.out.println(cls);    }}

此时可以不使用import语句导入一个明确的类，而类名称是采用字符串的形式进行描述的。

反射实例化对象

当拿到一个类的时候，肯定要直接使用关键字new进行对象的实例化操作，这属于习惯 性的做法，但是如果有了Class类对象，那么就可以做到，利用反射来实现对象实例化操作：
- 实例化对象方法：public T newInstance() throws throws InstantiationException, IllegalAccessException。

范例：利用反射实例化对象

package cn.cc.demo;class Book {    public Book() {        System.out.println("Book类的无参构造方法");    }    @Override    public String toString() {        return "这是一本书！";    }}public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.demo.Book");        Object obj = cls.newInstance();  // 相当于使用new调用无参构造实例化        Book book = (Book) obj;        System.out.println(book);    }}

输出结果

Book类的无参构造方法这是一本书！

有了反射之后，以后进行对象实例化的操作不再只是单独的依靠关键字new完成了，反射也同样可以完成，但是这并不表示new就被完全取代了。

在任何的开发之中，new是造成耦合的最大元凶，一切的耦合都起源于new。

范例：观察工厂设计模式

package cn.cc.test;interface Fruit {    public void eat();}public class Apple implements Fruit {    @Override    public void eat() {        System.out.println("吃苹果！");    }}public class Factory {    public static Fruit getInstance(String className) {        if("apple".equals(className)) {            return new Apple();        }        return null;    }}public class TestFactory {    public static void main(String args[]) {        Fruit f = Factory.getInstance("apple");        f.eat();    }}

如果此时增加了Fruit接口子类，那么就表示程序要修改工厂类。

package cn.cc.test;interface Fruit {    public void eat();}public class Apple implements Fruit {    @Override    public void eat() {        System.out.println("吃苹果！");    }}public class Orange implements Fruit {    @Override    public void eat() {        System.out.println("吃橘子！");    }}public class Factory {    public static Fruit getInstance(String className) {        if("apple".equals(className)) {            return new Apple();        } else if() {            return new Orange();        } else {            return null;        }    }}public class TestFactory {    public static void main(String args[]) {        Fruit f = Factory.getInstance("apple");        f.eat();    }}

每增加一个类就要去修改工厂类，那么如果随时都可能增加子类呢？工厂类要一直被进行修改。
因为现在工厂类中的对象都是通过关键字new直接实例化的，而new就成了所有问题的关键点。要想解决这一问题，就只能够依靠反射来完成。

package cn.cc.test;interface Fruit {    public void eat();}public class Apple implements Fruit {    @Override    public void eat() {        System.out.println("吃苹果！");    }}public class Orange implements Fruit {    @Override    public void eat() {        System.out.println("吃橘子！");    }}public class Factory {    public static Fruit getInstance(String className) {        Fruit f = null;        try {            f = (Fruit) Class.forName(className);        } catch(Exception e) {}        return f;    }}public class TestFactory {    public static void main(String args[]) {        Fruit f = Factory.getInstance("cn.cc.test.Apple");        f.eat();    }}

输出结果

吃苹果！

此时的程序就真正完成了解耦合的目的，而且可扩展性非常的强。

使用反射调用构造

在之前 所编写的代码实际上发现都默认使用了类之中的无参构造方法，可是类中还有可能不提供无参构造。

范例：观察代码问题
定义Book类：

package cn.cc.po;public class Book {    private String title;    private double price;    public Book(String title, double price) {        this.title = title;        this.price = price;    }    @Overide    public String toString() {        return "书名：" + this.title + "  价格：" + this.price;    }}

定义TestDemo类：

package cn.cc.demo;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");        Object obj = cls.newInstance();  // 相当于使用new调用无参构造实例化        System.out.println(obj);    }}

由于此时Book类没有提供无参构造方法，所以代码会出错。

Exception in thread "main" java.lang.InstantiationException: cn.cc.po.Book    at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)    at cn.cc.demo.TestDemo.main(TestDemo.java:5)Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: cn.cc.po.Book.<init>()    at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)...

以上所出现的错误指的就是因为当前Book类里面并没有无参构造方法，所以程序无法进行对象的实例化。在这种情况下，只能够明确的调用有参构造方法。
在Class类里面提供有一个方法能够取得构造：
- 取得全部构造：public Constructor

package cn.cc.demo;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");        // public Book(String title, double price)，找到类型        Constructor<?> con = cls.getConstructor(String.class, double.class);        Object obj = con.newInstance("Java开发", 79.8);  // 实例化对象        System.out.println(obj);    }}

输出结果

书名：Java开发  价格：79.8

简单Java类的开发之中不管提供有多少个构造方法，请至少保留有无参构造（为反射实例化对象的时候方便）。

反射调用方法

类中的普通方法只有在一个类产生实例化对象之后才可以调用，并且实例化对象的方式有三种：
- new实例化对象。
- 克隆对象。
- 通过反射实例化对象。

在Class类里面提供有以下取得类中Method（方法）的操作：
- 取得一个类中的全部方法：public Method[] getMethods() throws SecurityException。
- 取得指定方法：public Method getMethod(String name, Class

package cn.cc.po;public class Book {    private String title;    public void setTitle(String title) {        this.title = title;    }    public String getTitle() {        return title;    }}

定义TestDemo类：

package cn.cc.demo;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        String fieldName = "title";  // 要操作的成员        Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");        Object obj = cls.newInstance();  // 必须给出实例化对象        Method setMet = cls.getMethod("set" + initcap(fieldName), String.class);        Method getMet = cls.getMethod("get" + initcap(fieldName);        setMet.invoke(obj, "Java开发");  // 等价于：Book类对象.setTitle("Java开发");        System.out.println(getMet.invoke(obj));  // 等价于：Book类对象.getTitle();    }    public static String initcap(String str) {        return str.substring(0, 1).toUpperCase() + str.substring(1);    }}

输出结果

Java开发

此时完全看不见具体的操作类型，也就是说利用反射可以实现任意类的指定方法的调用。

反射调用成员

类中的属性一定要在本类 实例化对象产生之后才可以分配内存空间。在Class类里面提供有取得成员的方法：
- 取得全部成员：public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException。
- 取得指定成员：public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException。

返回的类型是java.lang.reflect.Field类，在这个类里面有两个重要的方法：
- 取得属性内容：public native Object get(Object object)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。
- 设置属性内容：public native void set(Object object, Object value)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。

一般情况下，类中的私有属性，按原始的做法，此时它一定无法被外部所使用。
在java.lang.reflect.AccessibleObjject类下面（JDK1.8之后修改）：
- Executable：下面继续继承了Constructor、Method。
- Field。

在这个类中提供了一个方法：public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException，设置是否封装。

范例：使用反射调用成员
定义一个Book类。

package cn.cc.po;public class Book {    private String title;}

定义TestDemo类：

package cn.cc.demo;public class TestDemo {    public static void main(String args[]) {        String fieldName = "title";  // 要操作的成员        Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");        Object obj = cls.newInstance();  // 必须给出实例化对象        Field titleField = cls.getDeclaredField(fieldName);        titleField.setAccessible(true);  // 封装取消了，否则不能调用private属性        titleField.set(obj, "Java开发");  // 等价于：Book类对象.title = "Java开发";        System.out.println(titleField.get(obj));  // 等价于：Book类对象.title;    }}

输出结果

Java开发

构造方法与普通方法也同样可以取消封装，只不过很少这样去做，而且对于属性的访问还是建议使用setter、getter方法完成。

总结

• 实例化对象的方式又增加了一种反射。
• 对于简单Java类的定义应该更加清晰了。
• 反射调用类结构只是一个开始。

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