Java反射机制详解

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称为 java 语言的反射机制

为什么要用反射？

Java属于先编译再运行的语言，程序中对象的类型在编译期就确定下来了，而当程序在运行时可能需要动态加载某些类，这些类因为之前用不到，所以没有被加载到JVM。通过反射，可以在运行时动态地创建对象并调用其属性，不需要提前在编译期知道运行的对象是谁。

Java程序中的对象表现为两种类型，即编译时类型和运行时类型。例如 Person p = new Student(); ，这行代码将会生成一个p变量，该变量的编译时类型为Person，运行时类型为Student。

类加载过程：

JVM中，代码会先编译（javac.exe）生成一个或多个字节码文件(.class结尾)，然后被类加载器加载进jvm的内存中（解释运行），这个过程就称为类的加载。

你的类加载到方法区中，创建了类的class对象到堆中，注意这个不是new出来的对象，而是类的类型对象，每个类只有一个class对象，作为方法区类的数据结构的接口。jvm创建对象前，会先检查类是否加载，寻找类对应的class对象，若加载好，则为你的对象分配内存。

类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为 方法区中类数据的访问入口。 类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器 中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

对于类加载机制与双亲委派模型感兴趣的小伙伴可以阅读这篇文章：Java虚拟机：对象创建过程与类加载机制、双亲委派模型_张维鹏的博客-CSDN博客

通过反射机制，我们可以做什么：

程序运行时，可以通过反射获得任意一个类的Class对象，并通过这个对象查看这个类的信息；程序运行时，可以通过反射创建任意一个类的实例，并访问该实例的成员；程序运行时，可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。

获取Class类对象的4种方式：

1.Class类中的静态方法forName("全类名")

2.通过类对象的class属性来获取：Class clazz2 = Student.class;

3.利用实例对象的getClass方法来获取class对象

4.使用类的加载器：ClassLoader (了解)

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

// 1.Class类中的静态方法forName("全类名")

//全类名:包名 - 类名

Class clazz1 = Class.forName("com.example.Student");

System.out.println(clazz1);

// 2.通过class属性来获取

Class clazz2 = Student.class;

System.out.println(clazz2);

// 3.利用对象的getClass方法来获取class对象

// getClass方法是定义在Object类中.

Student s = new Student();

Class clazz3 = s.getClass();

System.out.println(clazz3);

// 4.使用类的加载器：ClassLoader (了解)

ClassLoader classLoader = ReflectDemo.class.getClassLoader();

Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.example.Student");

}

}

Class类获取构造方法对象的方法

Constructor[] getConstructors() 返回所有公共构造方法对象的数组Constructor[] getDeclaredConstructors() 返回所有构造方法对象的数组Constructor getConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个公共构造方法对象Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个构造方法对象

import java.lang.reflect.Constructor;

public class Student {

private String name;

private int age;

// 私有的有参构造方法

private Student(String name) {

System.out.println("name的值为:" + name);

System.out.println("private...Student的有参构造方法");

}

// 公共的无参构造方法

public Student() {

System.out.println("public...Student的无参构造方法");

}

// 公共的有参构造方法

public Student(String name, int age) {

System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);

System.out.println("public...Student的有参构造方法");

}

}

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

System.out.println("获取所有公共构造方法对象的数组===========");

method1();

System.out.println("获取单个构造方法对象===========");

method2();

System.out.println("获取所有构造方法对象的数组===========");

method3();

System.out.println("获取单个构造方法对象===========");

method4();

}

private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

// Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)：

// 返回单个构造方法对象

//1.获取Class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

System.out.println("String+int的构造");

Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);

System.out.println(constructor);

System.out.println("String的构造");

constructor=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

System.out.println(constructor);

}

private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

// Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)：

// 返回单个公共构造方法对象

//1.获取Class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.

Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();

System.out.println(constructor1);

Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

System.out.println(constructor2);

//因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.

// Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);

// System.out.println(constructor3);

}

private static void method2() throws ClassNotFoundException {

// Constructor[] getDeclaredConstructors()：

// 返回所有构造方法对象的数组

//1.获取Class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();

for (Constructor constructor : constructors) {

System.out.println(constructor);

}

}

private static void method1() throws ClassNotFoundException {

// Constructor[] getConstructors()：

// 返回所有公共构造方法对象的数组

//1.获取Class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();

for (Constructor constructor : constructors) {

System.out.println(constructor);

}

}

}

Constructor类用于创建对象的方法

方法名说明T newInstance(Object…initargs)根据指定的构造方法创建对象setAccessible(boolean flag)设置为true,表示取消访问检查

import java.lang.reflect.Constructor;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class Student {

private String name;

private int age;

// 私有的有参构造方法

private Student(String name) {

System.out.println("name的值为:" + name);

System.out.println("private...Student的有参构造方法");

}

// 公共的无参构造方法

public Student() {

System.out.println("public...Student的无参构造方法");

}

// 公共的有参构造方法

public Student(String name, int age) {

System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);

System.out.println("public...Student的有参构造方法");

}

@Override

public String toString() {

return "Student{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

'}';

}

}

// T newInstance(Object... initargs)：根据指定的构造方法创建对象

class ReflectDemo2 {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

method1();

method2();

method3();

method4();

}

private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {

//获取一个私有的构造方法并创建对象

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取一个私有化的构造方法.

Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

//被private修饰的成员,不能直接使用的

//如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查

constructor.setAccessible(true);

//3.直接创建对象

Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");

System.out.println(student);

}

private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {

//简写格式

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象

Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下

System.out.println(student);

}

private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取构造方法对象

Constructor constructor = clazz.getConstructor();

//3.利用空参来创建Student的对象

Student student = (Student) constructor.newInstance();

System.out.println(student);

}

private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取构造方法对象

Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

//3.利用newInstance创建Student的对象

Student student = (Student) constructor.newInstance("杨天真", 22);

System.out.println(student);

}

}

Class类获取成员变量对象的方法

方法名 说明Field[] getFields() 返回所有公共成员变量对象的数组Field[] getDeclaredFields() 返回所有成员变量对象的数组Field getField(String name) 返回单个公共成员变量对象Field getDeclaredField(String name) 返回单个成员变量对象

import java.lang.reflect.Field;

public class Student {

public String name;

public int age;

public String gender;

private int money = 300;

@Override

public String toString() {

return "Student{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

", gender='" + gender + '\'' +

", money=" + money +

'}';

}

}

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {

method1();

method2();

method3();

method4();

}

private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {

// Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象

System.out.println("返回单个成员变量对象==================");

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取money成员变量

Field field = clazz.getDeclaredField("money");

//3.打印一下

System.out.println(field);

}

private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {

// Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象

System.out.println("返回单个公共成员变量对象==================");

//想要获取的成员变量必须是真实存在的

//且必须是public修饰的.

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取name这个成员变量

Field field = clazz.getField("name");

//3.打印一下

System.out.println(field);

}

private static void method2() throws ClassNotFoundException {

// Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组

System.out.println("返回所有成员变量对象的数组==================");

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取所有的Field对象

Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();

//3.遍历

for (Field field : fields) {

System.out.println(field);

}

}

private static void method1() throws ClassNotFoundException {

// Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组

System.out.println("返回所有公共成员变量对象的数组==================");

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取Field对象.

Field[] fields = clazz.getFields();

//3.遍历

for (Field field : fields) {

System.out.println(field);

}

}

}

Field类用于给成员变量赋值的方法

方法名 说明void set(Object obj, Object value) 赋值Object get(Object obj) 获取值

import java.io.File;

import java.lang.reflect.Field;

public class Student {

public String name;

public int age;

public String gender;

private int money = 300;

@Override

public String toString() {

return "Student{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

", gender='" + gender + '\'' +

", money=" + money +

'}';

}

}

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {

// Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。

method1();

method2();

}

private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取成员变量Field的对象

Field field = clazz.getDeclaredField("money");

//3.取消一下访问检查

field.setAccessible(true);

//4.调用get方法来获取值

//4.1创建一个对象

Student student = (Student) clazz.newInstance();

//4.2获取指定对象的money的值

Object o = field.get(student);

//5.打印一下

System.out.println(o);

}

private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {

// void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取name这个Field对象

Field fieldname = clazz.getField("name");

Field fieldage = clazz.getField("age");

//3.利用set方法进行赋值.

//3.1先创建一个Student对象

Student student = (Student) clazz.newInstance();

//3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值

fieldname.set(student,"杨天真");

fieldage.set(student,12);

System.out.println(student);

}

}

Class类获取成员方法对象的方法

方法名 说明Method[] getMethods() 返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的Method[] getDeclaredMethods()返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的Method getMethod(String name, Class… parameterTypes) 返回单个公共成员方法对象Method getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes) 返回单个成员方法对象

import java.lang.reflect.Method;

public class Student {

//私有的，无参无返回值

private void show() {

System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");

}

//公共的，无参无返回值

public void function1() {

System.out.println("function1方法，无参无返回值");

}

//公共的，有参无返回值

public void function2(String name) {

System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);

}

//公共的，无参有返回值

public String function3() {

System.out.println("function3方法，无参有返回值");

return "aaa";

}

//公共的，有参有返回值

public String function4(String name) {

System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);

return "bbb";

}

}

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

method1();

method2();

method3();

method4();

method5();

}

private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

// Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes)：

// 返回单个成员方法对象

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取一个成员方法show

Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");

//3.打印一下

System.out.println(method);

}

private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取一个有形参的方法function2

Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);

//3.打印一下

System.out.println(method);

}

private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

// Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) ：

// 返回单个公共成员方法对象

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取成员方法function1

Method method1 = clazz.getMethod("function1");

//3.打印一下

System.out.println(method1);

}

private static void method2() throws ClassNotFoundException {

// Method[] getDeclaredMethods()：

// 返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取Method对象

Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();

//3.遍历一下数组

for (Method method : methods) {

System.out.println(method);

}

}

private static void method1() throws ClassNotFoundException {

// Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取成员方法对象

Method[] methods = clazz.getMethods();

//3.遍历

for (Method method : methods) {

System.out.println(method);

}

}

}

Method类用于执行方法的方法

Object invoke(Object obj, Object… args) 运行方法 参数说明：

参数一: 用obj对象调用该方法 参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写) 返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

import java.lang.reflect.Method;

public class Student {

//私有的，无参无返回值

private void show() {

System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");

}

//公共的，无参无返回值

public void function1() {

System.out.println("function1方法，无参无返回值");

}

//公共的，有参无返回值

public void function2(String name) {

System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);

}

//公共的，无参有返回值

public String function3() {

System.out.println("function3方法，无参有返回值");

return "aaa";

}

//公共的，有参有返回值

public String function4(String name) {

System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);

return "bbb";

}

}

class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {

// Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法

// 参数一：用obj对象调用该方法

// 参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）

// 返回值：方法的返回值（如果没有就不写）

//1.获取class对象

Class clazz = Class.forName("com.example.Student");

//2.获取里面的Method对象 function4

Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);

//3.运行function4方法就可以了

//3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者

Student student = (Student) clazz.newInstance();

//3.2运行方法

Object result = method.invoke(student, "杨天真");

//4.打印一下返回值

System.out.println(result);

}

}

反射机制的优缺点：

优点

(1)能够运行时动态获取类的实例，提高灵活性；

(2)与动态编译结合Class.forName(‘com.mysql.jdbc.Driver.class’);//加载MySQL的驱动类

缺点：使用反射性能较低，需要解析字节码，将内存中的对象进行解析。

解决方案

通过setAccessible(true)关闭JDK的安全检查来提升反射速度；多次创建一个类的实例时，有缓存会快很多；ReflflectASM工具类，通过字节码生成的方式加快反射速度。

反射的应用

Java的反射机制在实际项目中应用广泛，常见的应用场景有：

使用JDBC时，如果要创建数据库的连接，则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序 ；多数框架都支持注解/XML配置，从配置中解析出来的类是字符串，需要利用反射机制实例化；面向切面编程（AOP）的实现方案，是在程序运行时创建目标对象的代理类，这必须由反射机制来实现。