Java反射机制详解 - 服务器托管|北京服务器租用|机房托管租用|IDC托管租用|机房机柜带宽租用-价格及费用咨询

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类对象的三种方式：

方法名	说明
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

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。

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