java反射机制详解

java反射机制？

（一）概念

一般情况下我们获取一个对象的实例都是通过

Advisor a = new Advisor();来说去一个实例，可是如果我们知道了一个对象的接口，但是不知道实现这个接口的对象的时候，怎么能获取一个实例？或者如一般的定义，两个对象Studenta和Studentb，另一个对象Student需要使用Strudenta和Studentb，那么我们可以在student中New这两个对象，可是如果studenta改名字了，那么我们需要去接口中修改，这样的耦合关系对经常对不确定性的处理很不好，我们就需要考虑如何在不改变代码的情况下去适应这种变化，解耦，这样就想到的将这种关系配置起来，这样关系改变了，这需要去读取关系的变化，重新实例化.

(二)

当装在一个类的时候，会在方法去产生一个数据结构，该数据结构包含着装载类的信息。Java反射机制就是通过获取该装载信息，获取java.lang.class的对象，对该对象进行操作。字节码可以看成是数据流，该方法区就是该数据流的结构化表现。

package com.ticmy.reflect; /** * 文章管理接口 * @author Administrator */public interface ArticleInterface {    public void del(long id) throws Exception;    public void add(String content) throws Exception;    public void modify(long id, String content) throws Exception;}一个简单实现package com.ticmy.reflect; import java.util.Map;import java.util.Random;import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; public class ArticleManage implements ArticleInterface {    private final Map<Long, String> articles;    private boolean needCheck;    private final AtomicLong idIncr = new AtomicLong(1);    public ArticleManage(boolean needCheck) {        System.out.println("带参数的构造方法");        this.needCheck = needCheck;        articles = new ConcurrentHashMap<Long, String>();    }     public ArticleManage() {        System.out.println("默认构造方法");        this.needCheck = true;        articles = new ConcurrentHashMap<Long, String>();    }     public void del(long id) throws Exception {        System.out.println("删除文章");        articles.remove(id);    }     public void add(String content) throws Exception {        if((!isNeedCheck()) || checkContent()) {            System.out.println("添加文章");            articles.put(idIncr.getAndIncrement(), content);        }    }     public void modify(long id, String content) throws Exception {        if((!isNeedCheck()) || checkContent()) {            System.out.println("修改文章内容");            articles.put(id, content);        }    }     public boolean checkContent() throws Exception {        System.out.println("检查文章内容");        Random random = new Random();        int value = random.nextInt(100);        if(value < 20) {            //20%概率失败            throw new Exception("文章内容不合法");        }        return true;    }     public boolean isNeedCheck() {        return needCheck;    }}1、生成一个ArticleInterface实现类的一个对象。package com.ticmy.reflect;public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage")                .newInstance();        inst.add("this is a short article");    }}

我们可能有以上代码来生成一个ArticleManage的实例。如果以前没接触过反射，肯定会纳闷，这里完全可以用ArticleInterface inst = new ArticleManage();这句来取代反射，用反射来创建对象的意义何在。如果在写这段代码的时候，已经知道要new ArticleManage了，可能确实意义不大。但假如在写代码的时候还不知道com.ticmy.reflect.ArticleManage的存在呢或者压根就是留给二次开发的人去做的呢？可能需要一个配置，里面配置着ArticleInterface实现类的全限定名，而此时在不知道其实现类的情况下，可以用上述方式来创建类的对象了。就好像写spring的那些人，他们根本不知道你要注入的对象类型，无论如何他们也无法在代码中使用new的，反射就能很好的解决这个问题。
上面的代码运行后会发现，newInstance调用后使用的是ArticleManage的默认构造方法，那么该如何使用带boolean参数的构造方法呢？这就是下面要说的内容。

（三）获取构造函数

Class类中有几个方法来获取构造函数：getConstructor(Class… parameterTypes),getCondtructors(),getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes),getDeclaredConstructors()其中含有Declared的表示获取所有的构造方法，不管其是private，protected，public还是包内可见的。不带参数的表示获取所有能获取的构造方法（getConstructors获取所有public的构造方法，getDeclaredConstructors获取所有声明的构造方法），而带参数的表示构造方法的参数类型。我们在例子中声明的都是public构造方法，想要调的是带boolean参数的构造方法，因此我们可以用如下方式实现：

package com.ticmy.reflect;import java.lang.reflect.Constructor;public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(boolean.class);        ArticleInterface inst = (ArticleInterface)constructor.newInstance(false);        inst.add("this is a short article");    }}

(四)访问类中参数

可以通过Class中的getFields()、getField(String name)以及getDeclaredFields()、getDeclaredField(String name)来访问类的字段。方法名中带Declared与不带Declared的含义同构造方法。假如现在想改变private类型的needCheck的值，可以用getDeclaredField(String name)方法先获取字段对象，再修改其值：

package com.ticmy.reflect;import java.lang.reflect.Field;public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");        ArticleInterface inst = (ArticleInterface)clazz.newInstance();        Field field = clazz.getDeclaredField("needCheck");        field.setAccessible(true);        field.setBoolean(inst, false);        inst.add("this is a short article");    }}

获取到Field对象后，通过调用其setBoolean方法修改其值。其第一个参数为想要改变字段值的对象，若是static字段，该参数可为null；如果字段为其它类型，可以调用Field类的其它setXXX方法来修改。注意到代码中有一句field.setAccessible(true)，如果没有这句会报以下错误，不允许修改private变量的值，将其设置为true，就允许改变了：
Exception in thread “main” java.lang.IllegalAccessException: Class com.ticmy.reflect.Test can not access a member of class com.ticmy.reflect.ArticleManage with modifiers “private”
(五)访问类中方法
Class类中提供了getMethods()、getMethod(String name, Class… parameterTypes)以及getDeclaredMethods()、getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes)，其情况类似于构造方法，毋庸多言。需要说的是其带参数的方法，第一个参数是方法名，后面是对应方法的参数类型。假如这里要调用modify方法，可以先通过getMethod(String name, Class… parameterTypes)获得对应的Method对象，然后通过invoke调用：

package com.ticmy.reflect;import java.lang.reflect.Method;public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> clazz = Class.forName("com.ticmy.reflect.ArticleManage");        ArticleInterface inst = (ArticleInterface)clazz.newInstance();        Method method = clazz.getMethod("modify", long.class, String.class);        method.invoke(inst, 3, "this is a short article");    }}

invoke的第一个参数表示调用的是哪个对象的modify方法，后面是ArticleInterface接口中modify方法按声明顺序排列的实际参数。
（六）反射机制与动态代理的结合

动态代理用于创建动态代理类，这些类不需要以java class文件的形式存在。动态代理相关的类为：java.lang.reflect.Proxy。可以通过其newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)方法创建一个代理类，其中，loader为定义代理类的类加载器，interfaces为生成的代理类要实现的接口列表，h为指派方法调用的调用处理程序。在ArticleManage示例类中，add和modify方法中都有if((!needCheck) || checkContent())的判断，或许还有更多方法需要这种判断，在每个方法里都写这样的判断实在是太麻烦，动态代理+方法反射调用就可以帮我们解脱痛苦：

package com.ticmy.reflect; import java.util.Map;import java.util.Random;import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; public class ArticleManage implements ArticleInterface {    private final Map<Long, String> articles;    private boolean needCheck;    private final AtomicLong idIncr = new AtomicLong(1);    public ArticleManage(boolean needCheck) {        System.out.println("带参数的构造方法");        this.needCheck = needCheck;        articles = new ConcurrentHashMap<Long, String>();    }     public ArticleManage() {        System.out.println("默认构造方法");        this.needCheck = true;        articles = new ConcurrentHashMap<Long, String>();    }     public void del(long id) throws Exception {        System.out.println("删除文章");        articles.remove(id);    }     public void add(String content) throws Exception {        System.out.println("添加文章");        articles.put(idIncr.getAndIncrement(), content);    }     public void modify(long id, String content) throws Exception {        System.out.println("修改文章内容");        articles.put(id, content);    }     public boolean checkContent() throws Exception {        System.out.println("检查文章内容");        Random random = new Random();        int value = random.nextInt(100);        if(value < 20) {            //20%概率失败            throw new Exception("文章内容不合法");        }        return true;    }     public boolean isNeedCheck() {        return needCheck;    }}

package com.ticmy.reflect; import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy; public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        ArticleManage delegationObj = new ArticleManage();         ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Proxy.newProxyInstance(                ArticleInterface.class.getClassLoader(),                new Class[]{ArticleInterface.class},                new ArticleManageInvocationHandler(delegationObj));        inst.add("this is a short article");     }     static class ArticleManageInvocationHandler implements InvocationHandler {        private ArticleManage delegationObj;        public ArticleManageInvocationHandler(ArticleManage delegationObj) {            this.delegationObj = delegationObj;        }        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Exception {            String methodName = method.getName();            Object ret = null;            long start = System.currentTimeMillis();             if(methodName.equals("add")) {                ret = method.invoke(delegationObj, args);            } else {                if((!delegationObj.isNeedCheck()) || delegationObj.checkContent()) {                    ret = method.invoke(delegationObj, args);                }            }            long end = System.currentTimeMillis();            System.out.println("[方法调用][" + methodName + "]耗时:" + (end - start) + "ms");            return ret;        }    }}

看这部分

ArticleInterface inst = (ArticleInterface)Proxy.newProxyInstance(

        ArticleInterface.class.getClassLoader(),

        newClass[]{ArticleInterface.class},

        newArticleManageInvocationHandler(delegationObj));

让生成的代理类实现ArticleInterface接口，这样就可以将newProxyInstance的对象强制转换成ArticleInterface类型了。在InvocationHandler中，可以看到其invoke方法参数中有个Method，这个Method对象是代理接口中的那些方法，例如这里将其强制转换成ArticleInterface后，假设调用了add方法，InvocationHandler中invoke方法的method就相当于ArticleInterface.class.getMethod(“add”, String.class)。在这个例子中，当调用inst的方法时，就会自动去调用ArticleManageInvocationHandler中的invoke方法。invoke方法的第三个参数，就是调用inst中方法时传的参数。invoke方法的第一个参数即为生成的代理类对象本身，很多时候这个参数用处不大。
既然调用inst的方法时会调用这个invoke方法，那就可以在里面做一些事情了。像上面在调用实际方法之前给其加了判断，为整个方法调用计时等等，有没有种面向切面的感觉？

这是很常用的一种编程模式，如在现实中很多操作需要验证用户是否已经登录，那么就可以通过这种方式来做。如果用了spring，可以使用spring的AOP来做，道理是类似的。