Java反射详解

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1. 简介

       Java在编译时候就必须知道所引用的类所在地方，但是在实际编程中，在某些场合，可能需要引用一个并不在编译空间的类，这个时候常规方法就很难实现了。在Java中，Class配合反射能够很好的解决这种场景。Java里面的反射可以帮助我们在运行程序时候加载、使用编译期间完全未知的class，简单来说就是Java可以加载一个运行时候才得知名称的class，获得其完整的构造，并生成实例化对象，对其成员变量赋值，调用其方法等等。

       在具体的研发中，通过反射获取类的实例，大大提高系统的灵活性和扩展性，同时由于反射的性能较低，而且它极大的破坏了类的封装性(通过反射获取类的私有方法和属性)，在大部分场景下并不适合使用反射，但是在大型的一些框架中，会大范围使用反射来帮助架构完善一些功能。

       上面说了一些简介，接下来直接就看看怎么使用反射来帮助我们获取class中的一些属性和方法吧。

2. 说明

反射机制中会用到一些类，在了解反射是如何使用之前，先介绍一下这些类。

类 说明 Class 在反射中表示内存中的一个Java类，Class可以代表的实例类型包括，类和接口、基本数据类型、数组 Object Java中所有类的超类 Constructor 封装了类的构造函数的属性信息，包括访问权限和动态调用信息 Field 提供类或接口的成员变量属性信息，包括访问权限和动态修改 Method 提供类或接口的方法属性信息，包括访问权限和动态调用信息 Modifier 封装了修饰属性， public、protected、static、final、synchronized、abstract等

注：Class本身就是一个类，Class就是这个类的名称(注意首字母是大写)；public class Demo {}，这里的class是作为关键字，来表明Demo是一个类

3. 获取属性

通过反射可以获取类的多种属性，并对其进行一些操作，例如获取其中的某个方法并调用。先定义一个基础的类，然后用反射获取这个类的一些信息吧。

接口，仅仅名声了一个eat()方法

public interface IHumanAction {    void eat();}

具体的类，注意类各个方法的修饰属性。

public class Human implements IHumanAction {    private int age;    public String name;    public Human() {    }    Human(String name) {        this.name = name;    }    protected Human(int age) {        this.age = age;    }    public Human(int age, String name, String sex) {        this.age = age;        this.name = name;    }    public int getAge() {        return age;    }    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    protected void eatApple() {        System.out.println("eat apple");    }    void playGame() {    }    @Override    public void eat() {        System.out.println(this.name + " performs eat");    }    @Override    public String toString() {        return "Human{" +                "age=" + age +                ", name='" + name + '\'' +                '}';    }}

3.1 基类或者接口

       最基本的，可以通过反射，来获取一个类的基类或者实现的接口，使用getSuperclass()或者该类的基类，使用getInterfaces()来获取该类实现的接口。直接看一下例子。

try {    Class clz = null;    clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");    if(clz != null) {        Class superClass = clz.getSuperclass();        System.out.println("该类的父类：");        System.out.println(superClass.getName());        System.out.println("该类实现的接口：");        Class[] interfaces = clz.getInterfaces();        for (Class clazz : interfaces) {            System.out.println(clazz.getName());        }    }} catch (ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}

运行结果如下图。

       因为在java中，类是单一继承，而接口可以实现多个，所以getSuperclass()方法返回的是个Class对象，而getInterfaces()返回的是一个Class数组。

3.2 构造函数

       获取基类和接口的方法比较单一，是直接返回了类的一些基本属性，而在获取构造函数、方法、成员变量属性时候，不同的方法是返回不同的结果。

先看获取构造函数的例子。

try {    Class clz = null;    clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");    if(clz != null) {        int modify;        System.out.println("该类的构造函数(getConstructors())：");        Constructor[] cons = clz.getConstructors();        for(Constructor constructor : cons) {            modify = constructor.getModifiers();            System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());        }        System.out.println("\n该类的构造函数(getDeclaredConstructors())：");        Constructor[] cons2 = clz.getDeclaredConstructors();        for(Constructor constructor : cons2) {            modify = constructor.getModifiers();            System.out.println(Modifier.toString(modify) + " " + constructor.getName());        }        System.out.println("\n根据参数获取构造函数：");        Constructor cons3 = clz.getDeclaredConstructor(int.class);        if(cons3 != null) {            System.out.println(Modifier.toString(cons3.getModifiers()) + " " + cons3.getName());        }        System.out.println("\n根据参数获取构造函数：");        Constructor cons4 = clz.getConstructor(int.class);        if(cons3 != null) {            System.out.println(Modifier.toString(cons4.getModifiers()) + " " + cons4.getName());        }    }} catch (ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();} catch (NoSuchMethodException e) {    e.printStackTrace();}

运行结果如下图。

       在我们定义的Human类中，有四个构造函数，两个public属性的，一个default属性，一个protected属性。

       从运行结果中可以看见，getConstuctors()得到了两个构造函数，都是public属性的，getDelaredConstructors()得到了四个构造函数，获取了Human类中的所有构造函数，跟构造函数的属性无关。getDelaredConstructor(params)根据构造函数的参数类型，获取了相匹配的构造函数，而同样的参数getConstuctor(params)抛出了异常，这是因为getConstuctor(params)根据参数去匹配所有的public属性的构造函数，而getDelaredConstructor(params)是根据参数去匹配所有的构造函数。

总体来说，四种获取构造函数的方法的区别如下：

• getConstuctors()，获取的构造函数全部是public属性的。
• getConstuctor(Class … params)，根据参数，从所有public属性的构造函数中获取相关构造函数
• getDelaredConstructors()，获取所有的构造函数
• getDelaredConstructor(Class … params)，根据参数，从所有的构造函数中获取相关构造函数

3.3 方法

在Java中，一般通过getMethods()或者getDeclaredMethod()方法来获取类中定义的方法。直接看一下这二个方法执行的例子。

例子代码：

try {    Class clz = null;    clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");    if(clz != null) {        System.out.println("获取该类的方法(getMethods())：");        Method[] methods1 = clz.getMethods();        for(Method method : methods1) {            System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +                    method.getReturnType() + " " +                    method.getName());        }        System.out.println("\n获取该类的方法(getDeclaredMethods())");        Method[] methods2 = clz.getDeclaredMethods();        for(Method method : methods2) {            System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " +                    method.getReturnType() + " " +                    method.getName());        }    }} catch (ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}

运行结果：

       这两个方法获取的结果差别还是比较大的，可以看见，getMethods()返回的都是类中public属性的方法，不止是本身声明过的public属性的方法，也包括基类中声明的public属性的方法。而getDeclaredMethods()返回的则是在类自身声明的所有方法，包括复写的方法。

       事实上，通过反射获取类中的方法还有getMethod(name，params)和getDeclaredMethod(name, params)，这两个方法主要区别在于通过参数筛选的范围不同。

四种方法的区别：
- getMethods()返回类中所有的public属性的方法，包括从基类继承的public方法。
- getDeclaredMethods()返回类本身声明的方法，包括复写的方法，不包括从基类继承的方法
- getMethod(name，params)根据参数从getMethods()返回的结果中筛选
- getDeclaredMethod(name, params)根据参数从getDeclaredMethods()返回的结果中筛选

3.4 成员变量

       成员变量获取和上面类似，主要方法有getFields()、getDeclaredFields()、getMethod(name, params)、getDeclaredMethod(name, params)四种方法。

看一下使用的例子吧。

try {    Class clz = null;    clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");    if(clz != null) {        System.out.println("获取该类的成员变量(getFields()):");        Field[] fields1 = clz.getFields();        for(Field field : fields1) {            System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());        }        System.out.println("\n获取该类的成员变量(getDeclaredFields()):");        Field[] fields2 = clz.getDeclaredFields();        for(Field field : fields2) {            System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " " + field.getName());        }    }} catch (ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}

运行结果：

       可以看到getFields()方法只返回了public属性的成员变量，而getDeclaredFields()方法返回了所有的成员变量。至于getMethod(name, params)和getDeclaredMethod(name, params)都是在相应的范围获取成员变量。

四个方法的具体区别：
- getFields()获取类的所有public属性的成员变量
- getDeclaredFields()获取类的所有成员变量
- getMethod(name, params)根据参数在getFields()获取的成员变量中进行筛选
- getDeclaredMethod(name, params)根据参数在getDeclaredFields()获取的成员变量中进行筛选

3.5 调用&赋值

       上面说明了获取类的一些属性的方法，包括构造函数、方法和成员变量。在获取这个属性之后我们可以调用构造函数实例化对象，调用其中的方法，给成员变量赋值。

直接看代码。

try {    Class clz = null;    clz = Class.forName("com.wang.demo.reflect.Human");    if(clz != null) {        Constructor constructor = clz.getDeclaredConstructor(int.class);        Human human = (Human)constructor.newInstance(1);        System.out.println(human.toString());        Method method = clz.getMethod("setName", String.class);        method.invoke(human, "John");        System.out.println(human.toString());        Field field = clz.getDeclaredField("age");        field.setAccessible(true);        field.set(human, 12);        System.out.println(human.toString());    }} catch (Exception e) {    e.printStackTrace();}

运行结果：

       代码中，我先利用反射获取构造函数Human(int age)，然后实例化一个Human对象，这个时候打印出Human信息，由于在实例化时候设置了age为1，打印出来结果name是没有值得；然后通过反射获取setName(String name)方法，并调用设置name为Jhon，输出时候可以看见age为1，name为Jhon；最后通过反射获取到Human的age成员变量，并将值设置为12，输出时候可以看见age已经改变为12了。

4. 总结

       反射的使用非常简单，在一般场景下也很少用到。但是作为Java中的一个比较重要的辅助机制，还是需要了解。由于反射在获取一些属性时候异常情况比较多，一定需要慎重使用，而且反射性能比较差，在普通场景下，并不建议大量使用反射。