JAVA反射机制

JAVA反射机制

我们知道JAVA中一个比较重要的特性就是反射机制，那么反射究竟是什么，我们又能用反射做些什么呢？今天我们就来一探究竟。

反射的概念

反射：将类的各个组成部分封装为其他对象，这就是反射机制。

反射的作用：

1、在程序运行时操作这些对象；

应用示例：IDEA中定义一个list对象，在使用“list.”时，会弹出对应的方法，这个就是利用反射，在IDEA运行时，就能知道对象list的成员方法；

2、可以解耦，提高程序的可扩展性；

讲到这里，我们可能还很迷惑，JAVA的反射机制究竟是什么？在进行下面的讲解前，我们先了解一下JAVA代码在计算机中的三个阶段，来帮助我们理解反射机制。

JAVA程序在计算机中的三个阶段

1、第一个阶段：源代码阶段也就是我们写的JAVA代码，通过编译器编译成字节码文件这个过程，我们写的类含有成员变量，构造方法，成员方法；

2、第二个阶段：类加载器将我们的字节码文件加载到内存，生成Class类对象（Class类封装一个对象和接口运行时的状态，当装载类时，Class类型的对象自动创建）。反射定义中的”封装为其他对象“，这里的对象便是指，成员变量封装为Filed对象，构造方法封装为Constructor对象以及成员方法封装为Method对象；

3、第三个阶段：该阶段就可以创建对象和调用对象里的方法。通过new Student()创建对象。

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。简单来说就是得到Class对象后反向获取Student对象的各种信息。

获取Class对象的方式：

对应java代码在程序中的三个阶段：

1、Class.forName("全类名")：将字节码文件加载进内存，返回Class对象；

使用场景：多用于配置文件，将全类名配置到配置文件中，通过读取配置文件加载类；

2、类名.class ：通过类名的属性Class获取；

使用场景：多用于参数传递；

3、对象.getClass()：通过类的getClass方法获取，getClass()方法在Object类中定义，所有的类都有该方法；

使用场景：已经得到类对象实例的情况；

示例代码如下：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public Student() {
    }
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void goToSchool(){
        System.out.println("go to school");
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、Class.forName("全类名")
        Class aClass = Class.forName("com.sean.Student");
        System.out.println(aClass);

        //2、类名.class
        Class bClass = Student.class;
        System.out.println(bClass);

        //3、类对象.getClass()
        Student student = new Student();
        Class cClass = student.getClass();
        System.out.println(cClass);
    }
}

PS：同一个字节码文件（*.class），再一次程序运行中，只会被加载一次，三种方式获取的Class类对象是同一个，可以通过比较aClass，bClass和cClass来验证；

Class对象的使用

下面我们就简单列出几个常用的功能，其他功能使用可以参见JAVA的API文档中的Class类。

这里我们创建一个Student类，便于下面我们使用反射操作Student类对象。

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void goToSchool(){
        System.out.println("go to school");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

}

1、获取成员变量对象（Filed），操作类的成员变量

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

Filed类具体的用法可以查看JAVA的API文档，这里我们只演示了利用获取到的Filed对象获取以及设置成员变量的值。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class bClass = Student.class;
        //获取Student对象的所有public属性成员变量Filed对象
        Field[] fields = bClass.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获取Student对象中name属性成员变量,因为name为私有，这里会抛java.lang.NoSuchFieldException异常
        Field name = bClass.getField("name");
        System.out.println(name);

        //获取Student对象中name属性成员变量Filed对象
        Field name1 = bClass.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name1);
        /**
         * setAccessible(true)暴力反射
         * 这里由于name属性是私有成员变量，不加这一句，
         * 后面的获取以及设置成员变量会抛java.lang.IllegalAccessException异常
         */
        name1.setAccessible(true);

        //获取name成员变量的值
        Student student = new Student();
        Object o = name1.get(student);
        System.out.println(o);

        //设置name成员变量的值
        name1.set(student,"zhangsan");
        System.out.println(student.getName());

   }

2、获取构造方法对象（Constructor），操作类的构造函数

方法	用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

Constructor类具体的用法可以查看JAVA的API文档，这里我们只演示了利用获取到的Constructor对象创建Student对象。

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

        Class bClass = Student.class;
        //获取Student对象的无参构造函数Constructor对象
        Constructor constructor = bClass.getConstructor();

        //利用获取到的Constructor对象创建Student对象
        Object o = constructor.newInstance();
        System.out.println(o);

}

3、获取成员方法对象（Method），操作类的成员方法

方法	用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

Method类具体的用法可以查看JAVA的API文档，这里我们只演示了利用获取到的Method对象执行执行Student类的成员方法。

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

        Class bClass = Student.class;
        //获取Student对象的goToSchool成员方法Method对象
        Method goToSchool = bClass.getMethod("goToSchool");

        //利用获取到的Method对象执行Student类中的成员方法
        Student student = new Student();
        goToSchool.invoke(student);

}

4、获取类名

方法	用途
getName()	获得该类的类名

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

        Class bClass = Student.class;
        //获取Student对象的类名
        String name = bClass.getName();
        System.out.println(name);
}

总结

JAVA中有很多开源的框架（框架是半成品的软件，可以在框架的基础上进行编码），使用这些框架能极大的简化我们的开发过程。而反射是框架的灵魂。当然不了解反射我们也可以使用这些框架进行开发，但了解反射的机制，能让我们知其然，知其所以然，在使用这些框架的时候更加得心应手。