全面说说反射机制

1 反射机制的基本概念

        JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

2 反射是如何实现的

1.简单介绍Class

                      ——java基于此基础，才能够实现反射。

        Java程序在运行时，Java运行时系统一直对所有的对象进行所谓的运行时类型标识。这项信息纪录了每个对象所属的类。虚拟机通常使用运行时类型信息选准正确方法去执行，用来保存这些类型信息的类是Class类。

        也就是说，ClassLoader找到了需要调用的类时（java为了调控内存的调用消耗，类的加载都在需要时再进行，很抠但是很有效），就会加载它，然后根据.class文件内记载的类信息来产生一个与该类相联系的独一无二的Class对象。该Class对象记载了该类的字段，方法等等信息。以后jvm要产生该类的实例，就是根据内存中存在的该Class类所记载的信息（Class对象应该和我所了解的其他类一样会在堆内存内产生、消亡）来进行。

         而java中的Class类对象是可以人工自然性的（也就是说开放的）得到的（虽然你无法像其他类一样运用构造器来得到它的实例，因为Class对象都是jvm产生的。不过话说回来，客户产生的话也是无意义的），而且，更伟大的是，基于这个基础，java实现了反射机制。

          我的理解：在JVM中，根据.class文件加载后，产生了独一无二的Class对象（这个是由JVM创建的，根据

图中所示，Class内部的私有构造器），而后如果还要产生该类的实例，就根据刚才生成的Class对象，通过newInstance得到，但是不能利用构造器得到实例了。

2.如何做到反射？

          反射其实就是一个文本扫描器，扫描.class文件。

3Reflection动态相关机制

3.1动态语言

         Reflection是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过ReflectionAPIs取得任何一个已知名称的class的内部信息。

包括其modifiers（诸如public、static等）、superclass（例如Object）、实现了的 interfaces （例如Serializable）、也包括其fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。

         换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。

这种“看透”class的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。

3.2Java反射机制提供的功能

1.在运行时判断任意一个对象所属的类。

2.在运行时构造任意一个类的对象。

3.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。

4.在运行时调用任意一个对象的方法。

 

3.3Java Reflection API 简介和使用

        在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类（除了第一个）都位于java.lang.reflect包中：

• Class类：代表一个类，位于java.lang包下。
• Field类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。
• Method类：代表类的方法。
• Constructor类：代表类的构造方法。
• Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法。

3.3.1Class对象

         要想使用反射，首先需要获得待操作的类所对应的Class对象。

         Java中，无论生成某个类的多少个对象，这些对象都会对应于同一个Class对象。

         这个Class对象是由JVM生成的，通过它能够获悉整个类的结构。

获取Class对象的3种方式（以User类为例）：

1. 使用Class类的静态方法，如：

Class<?> clazz = Class.forName("com.bobo.User");

         2.使用类的.class语法，如

Class clazz = User.class;

          3.使用对象的getClass()方法，如

User user =new User();

Class<?> clazz =user.getClass();

注：getClass()方法定义在Object类中，不是静态方法，需要通过对象来调用，并且它声明为final，表明不能被子类所覆写。

3.3.2生成对象

          若想通过类的不带参数的构造方法来生成对象，我们有两种方式：

1.先获得Class对象，然后通过该Class对象的newInstance()方法直接生成即可：

    Class<?> classType = User.class;

    Object obj = classType.newInstance();

2.先获得Class对象，然后通过该对象获得对应的Constructor对象，再通过该Constructor对象的newInstance()方法生成　（其中User是一个自定义的类，有一个无参数的构造方法，也有带参数的构造方法）：

Class<?> classType = User.class;

    // 获得Constructor对象,此处获取第一个无参数的构造方法的

    Constructor cons = classType.getConstructor(new Class[] {});

    // 通过构造方法来生成一个对象

    Object obj = cons.newInstance(new Object[] {});

若想通过类的带参数的构造方法生成对象，只能使用下面这一种方式：

（User为一个自定义的类，有无参数的构造方法，也有一个带参数的构造方法，传入字符串和整型）

    Class<?> classType = User.class;

    Constructor cons2 = classType.getConstructor(new Class[] {String.class, int.class});

    Object obj2 = cons2.newInstance(new Object[] {"ZhangSan",20});

小结：　可以看出调用构造方法生成对象的方法和调用一般方法的类似，不同的是从Class对象获取Constructor对象时不需要指定名字，而获取Method对象时需要指定名字。

3.3.3获取类的构造器

        首先介绍一下Constructor类，这个类用来封装反射得到的构造器，Class有四个方法来获得Constructor对象

    public Constructor<?>[] getConstructors()      返回类中所有的public构造器集合，默认构造器的下标为0

    public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)   返回指定public构造器，参数为构造器参数类型集合

    public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()  返回类中所有的构造器，包括私有

    public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回任意指定的构造器

        从名字来看，还是很好懂的，带上Declared的都是获得所有的构造方法，包括私有，哈，这下我们就可以调用原本不允许调用的私有构造器了，看代码。

例：

    //指定参数列表获取特定的方法

    Constructor con = cls1.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class});

    con.setAccessible(true); //设置可访问的权限

    Object obj = con.newInstance(new Object[]{"liyang"});

    System.out.println(obj);  //打印一下这个对象的信息

     

//获取所有的构造方法集合

    Constructor con1[] = cls1.getDeclaredConstructors();

    con1[1].setAccessible(true);

    Object obj1 = con1[1].newInstance(new Object[]{"tom"});

    System.out.println(obj1);

 

3.3.4获取类的成员变量

         了解了构造器，其实你可以猜到成员变量的获取方法了，成员变量用Field类进行封装。

    主要的方法非常的类似：

    public Field getDeclaredField(String name)  获取任意指定名字的成员

    public Field[] getDeclaredFields()             获取所有的成员变量

    public Field getField(String name)           获取任意public成员变量

    public Field[] getFields()                          获取所有的public成员变量

例：

     Field mem = cls1.getDeclaredField("name");

     mem.setAccessible(true);      // 设置可访问的权限

   System.out.println("we get form field :"+mem.get(obj));

 

3.3.5获取类的方法

          封装类的方法的类是Method.获取method也有四个方法：

    public Method[] getMethods()    获取所有的共有方法的集合

    public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes) 获取指定公有方法 参数1：方法名 参数2：参数类型集合 

    public Method[] getDeclaredMethods()  获取所有的方法

    public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes) 获取任意指定方法

例：

     Method f = clazz.getMethod("getName", null);

     Object name = f.invoke(obj, null);

     System.out.println("we invoke method : "+ name);

这个很简单吧，无参的时候我们只要传null就行了。

4反射的实际应用

配置文件：

        通过配置文件就可以让我们获得指定的方法和变量，在我们创建对象的时候都是通过传进string实现的，就好像你需要什么，我们去为你生产，还有我们一直在用Object,这就说明java语言的动态特性，依赖性大大的降低了。

         AOP，Struts就是应用了这个。

5反射的优缺点

5.1优点

          反射机制的优点就是可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显。

5.2缺点

          对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。