Java反射介绍

反射的概述

• 什么是反射

Java的反射（reflection）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方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；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（reflection）机制。

• 反射的基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实 信心。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

• 反射的用途

1. 在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法 。
2. 反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

反射的使用

反射常用的类

• Class类：表示类型的类。可以使用Class对象获取类的信息，包括类名、修饰符、父类、接口、字段、方法和构造函数。
• Field类：表示类中的字段。可以使用Field对象获取字段的信息，包括字段名、修饰符和类型，并可以获取或设置字段的值。
• Method类：表示类中的方法。可以使用Method对象获取方法的信息，包括方法名、修饰符、参数类型和返回类型，并可以调用方法。
• Constructor类：表示类中的构造函数。可以使用Constructor对象获取构造函数的信息，包括修饰符和参数类型，并可以使用构造方法

通过反射获取Class对象

反射获取对象一共有三种方式：

• 使用Class.forName方法：可以指定类的全限定名（包括包名）来获取Class对象。
• 使用obj.getClass方法：可以获取某个对象所属类的Class对象。
• 使用Type.class表达式：可以直接获取某种类型（包括基本类型）的Class对象。

下面我们演示使用三种方式得到的对象是否是同一个对象，我们来获取相关Student类的类信息对象。

Student类定义：

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "rong";
    //公有属性age
    public int age = 18;
    //不带参数的构造方法
    public Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    //带两个参数的构造方法
    private Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Student(String,name)");
    }

    private void eat(){
        System.out.println("i am eating");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("i am sleeping");
    }

    private void function(String str) {
        System.out.println("私有方法function被调用:"+str);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

获取对应类的Class对象：

public static void main(String[] args) {
    //有3种方式可以获取Class对象
    //1.通过对象的getClass()方法
    Student student1 = new Student();
    Class<?> c1 = student1.getClass();
    //2、通过类名.class获取
    Class<?> c2 = Student.class;
    //3. forName(“路径”)
    Class<?> c3 = null;
    try {
        c3 = Class.forName("Student");
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    System.out.println(c1.equals(c2));
    System.out.println(c1.equals(c3));
    System.out.println(c2.equals(c3));
}

执行结果:

true
true
true

可以看到，三种方式获取到的对象是同一个。

获取字段、方法和构造函数的方式

• 使用Class.getField、Class.getDeclaredField方法：可以获取指定名称的公共字段或所有字段（包括私有字段）。
• 使用Class.getMethod、Class.getDeclaredMethod方法：可以获取指定名称和参数类型的公共方法或所有方法（包括私有方法）。
• 使用Class.getConstructor、Class.getDeclaredConstructor方法：可以获取指定参数类型的公共构造函数或所有构造函数（包括私有构造函数）。

获取字段属性

通过如下过程修改一个对象的私有属性:

1. 获取Class对象。
2. 创建或通过反射实例化一个需要修改其私有字段的类。
3. 通过属性名，调用上述getDeclaredField方法获取对应的属性对象。
4. 通过setAccessible方法设置为访问私有属性开权限。
5. 通过Field对象的set方法，修改传入对象中的对应属性。

public static void main(String[] args) {
    //1.获取Class对象
    Class<?> c = Student.class;
    try {
        //2.通过反射创建实例对象
        Student student = (Student) c.newInstance();
        //3.获取私有属性name
        Field field =  c.getDeclaredField("name");
        //4.给该私有属性开权限
        field.setAccessible(true);
        //5.修改该私有属性
        field.set(student, "被反射修改的私有属性");
        System.out.println(student);
    } catch (NoSuchFieldException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

运行结果:

Student()
Student{name='被反射修改的私有属性'，age=18}

获取方法

通过如下过程获取Student对象中的私有方法function:

1. 获取相关Student类的Class对象。
2. 创建或通过反射实例化一个Student。
3. 通过class对象获取到实例对象中的方法对象，参数为方法名，形参类型列表。
4. 为获取的私有方法开访问权限。
5. 通过invork方法调用方法。

public static void main(String[] args) {
    try {
        //1.获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("Student");
        //2.获取Student的一个实例对象
        Student student = (Student) c.newInstance();
        //3.通过class对象获取实例的方法对象，参数为方法名，以及形参列表
        Method method =  c.getDeclaredMethod("function", String.class);
        //4.为私有方法开访问权限
        method.setAccessible(true);
        //5.通过invork方法调用方法
        method.invoke(student, "传入私有方法参数");
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InvocationTargetException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

运行结果:

Student()
私有方法function被调用：传入私有方法参数

获取构造函数

使用反射获取实例对象中构造方法然后创建实例对象:

1. 获取Class对象。
2. 通过上述的方法获取构造器。
3. 如果获取的是私有的构造方法，则需要记得通过构造器的setAccessible方法将访问权限开启。
4. 调用构造器中的newInstance方法获取对象。

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    //1.获取Clas对象
    Class<?> c = Class.forName("Student");
    //2.获取指定参数列表的构造器，演示获取Student中的一个私有构造器,参数传形参列表类型
    try {
        Constructor<?> constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        //获取的私有构造方法，需要打开访问权限,默认关闭
        constructor.setAccessible(true);
        //3.根据获取到的构造器获取实例对象,使用newInstance方法,需要传入构造器需要的参数
        Student student = (Student) constructor.newInstance("张三", 20);
        System.out.println(student);
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InvocationTargetException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

运行结果:

Student(string,name)
Student{name='张三'，age=20}

调用方法和构造函数的方式

• 使用Method.invoke方法：可以调用指定对象的方法，并指定方法的参数值。
• 使用Constructor.newInstance方法：可以调用构造函数来创建对象，并指定构造函数的参数值。

首先获取到Class对象，然后通过Class对象中的newInstance()方法创建实例对象 .

需要注意的是newInstance()方法的返回值的是一个泛型，在编译阶段会被擦除为Object，所以我们在接收的时候需要强制类型转换 .

public static void main(String[] args) {
    //获取相关类的Class对象
    Class<?> c = Student.class;
    //使用newInstance方法创建实例
    try {
        //需要进行强转
        Student student = (Student) c.newInstance();
        System.out.println(student);
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

执行结果：

Student()
Student{name='rong',age=18}

总结

在使用反射时，需要注意以下几点：

• 反射是一种高级功能，使用起来相对复杂，需要谨慎操作。
• 反射的效率较低，不应该在高性能要求的代码中使用。
• 反射可能破坏封装性，因为它可以访问并修改私有字段和方法。
• 反射的安全性较低，可能会抛出各种异常，需要进行异常处理。
• 反射可能不稳定，因为它依赖于类的内部结构，如果类的内部结构发生改变，反射代码可能会失效。

尽管如此，反射在Java中仍然是一个非常有用的功能。它可以用于实现动态代理、框架和工具等。但是，在选择使用反射时，应该慎重考虑它是否符合程序的需要，并适当地进行异常处理和性能优化。