Java反射基础知识

水深无声 2022-01-22 10:01 224阅读 0赞

### Java反射基础知识 ###

*  Class类
 *   *  Class类是什么
     *  如何使用Class类
     *  三类加载器
 *  反射
 *  Method
 *   *  获取Class对应类"所具有的方法"
     *  获取指定方法和执行方法
 *  Field
 *   *  获取Class对应类"所具有的属性"
     *  获取和修改指定的属性
 *  利用反射获取父类信息

# Class类 #

## Class类是什么 ##

用`Java核心技术卷`的官方话来说：  
在程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识，这个信息跟踪着每个对象所属的类，虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。我们子在编程时可以通过专门的Java类访问这些信息，保存这些信息的类就被称为Class。

简单地说，就是：  
在Java中，有一个类，专门来描述类本身，这就是Class类，它能描述一个Java类中有哪些接口，构造器，方法，类名，属性等等。

Class类只能由JVM来创建。而且每个Java类只能对应有一个Class实例，这个实例里面就储存了这个Java类的特性：接口是什么，父类是什么，有哪些方法等待。

在以下所有的例子中，我们需要用到一个叫Person的类，具体如下：

public class Person {
        
    
    	//有名字和年龄
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	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;
    	}
    	//无参构造器
    	public Person(){
        }
    	//有参构造器
    	public Person(String name, int age) {
        
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	//一个私有方法
    	private void secretMethod(){
        }
    	
    }

## 如何使用Class类 ##

获取到JVM已经创建好的Class类有三种方法：

1.利用类获取

Class clazz1 = Person.class;

2.利用全类名获取

Class clazz2 = Class.forName("com.reflection.Person");

3.利用实例来获取

Class clazz3 = person.getClass();

这种方法往往用于你并不具体知道这个对象是个什么类的情况下，例如:

//这里只是举例，如果从外部传入就不一定知道是Person类了
    	Object person = new Person();
    	Class clazz2 = person.getClass();
    	System.out.println(clazz3);

输出结果：正确获取了具体类  
![在这里插入图片描述][20190605213959623.png]  
现在，你拿到的这个叫clazz的对象，是一个类型为Class的，储存了Person这个类的信息的对象，你可以通过使用clazz，利用反射操作，查看和修改Person类的属性和方法了。

接下来我们可以先用这个clazz对象来创建一个Person实例对象了！  
利用`newInstance()`方法:

Object obj = clazz1.newInstance();
    	System.out.println(obj);

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605214458180.png]  
obj就是个Person类，成功创建！  
这里需要注意一下，`newInstance()`方法其实是调用的Person类的无参构造器，所以如果Person类里没有写无参构造器，这里就会失败。

JVM只会给每个Java类创建一个Class实例，我们可以比较刚才三种获取Class方式得到的对象的地址来验证这一点：

System.out.println(clazz1==clazz2);
    	System.out.println(clazz2==clazz3);

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605214902772.png]

## 三类加载器 ##

类加载器（ClassLoader），就是把类加载到JVM里用的。当JVM启动的时候，Java会按以下顺序自顶而下地启动三类加载器并加载相应的类，而且他们依次呈继承关系：

1.引导类加载器（Bootstrap）：用C++编写，是JVM自带的类装载器，负责Java负责Java平台核心库，用来装载核心类（比如Object类，String类等）。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，所以不允许直接通过引用进行操作，不可被直接访问。

2.扩展类加载器（Extension）：  
`由Sun的ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）实现的`  
负责将 <JAVA\_HOME >/lib/ext或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位置中的类库 加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

3.系统类加载器（System）：  
`由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）实现的`  
将用户写的类加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

用代码验证继承关系：

//获取系统类加载器
    		ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    		System.out.println(classLoader);
    		
    		//获取系统类加载器的父类----扩展类加载器
    		System.out.println(classLoader.getParent());
    		
    		//获取扩展类加载器的父类----引导类加载器
    		System.out.println(classLoader.getParent().getParent());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605224954786.png]  
最后一个输出是`null`，因为引导类加载器是无法被直接访问的。

现在再试着验证什么加载器加载什么类：

//测试自己写的类是哪个加载器加载的
    	System.out.println(Person.class.getClassLoader());
    		
    	//测试JDK提供的类由哪个加载器负责
    	System.out.println(Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605225403205.png]  
`null`仍然是因为引导类加载器无法被直接访问。

# 反射 #

能够分析类的能力的程序（如Method方法和Field方法），被称为`反射`。

反射是Java被视为动态语言的关键，允许程序在执行期间借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作对象的内部属性和方法。借助反射，能在设计或运行中添加新类时，有快速地应用开发工具动态地查询新添加类的能力

如果说Class是对一个类的描述，那么我们可以用Field，Method和Constructor等反射方法来具体描述这个类，得到具体的属性，方法，或者构造器。

# Method #

Method是用来描述一个类中的方法的

## 获取Class对应类"所具有的方法" ##

1.利用`getMethods()`方法，虽然无法获取private方法，但能把继承到的方法全部获取到：

//clazz1还是上文中的Person类对应的Class实例
    		Method[] methods1 = clazz1.getMethods();
    		for(Method method:methods1)
    		{
        
    			System.out.println("All:"+method);
    		}

输出结果：没用Person中那个被设为private的`secretMethod()`，但是有继承了Object类的`toString()`、`equals()`等方法。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

2.通过`getDeclaredMethods()`获取，可以获取私有方法，但是无法获取继承方法。

Method[] methods2 = clazz1.getDeclaredMethods();
    	for(Method method:methods2)
    	{
        
    		System.out.println("Declared:"+method);
    	}

输出结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzOTQ4NTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 获取指定方法和执行方法 ##

获取指定方法`getDeclaredMethod`：用名字和形参列表来唯一确定 (注意这里方法结尾没用 s )

Method method3 = clazz1.getDeclaredMethod("setAge", int.class);
    		//int不是类，但是int.class就是个Class类型的对象
    		//这里注意int和Integer自己斟酌怎么选用
    		System.out.println("Now I get :"+method3);

输出结果:  
![在这里插入图片描述][20190605231950881.png]

//执行方法`invoke`：需要传入目标实例和参数。

Person object = (Person) clazz1.newInstance();
    	//给object对象使用method3（setAge）方法，将age设置为10
    	method3.invoke(object, 10);
    	System.out.println(object.getAge());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605232253781.png]  
成功修改。

# Field #

Field中封装了该类中的属性。

## 获取Class对应类"所具有的属性" ##

1.使用`getFields()`方法，获取可访问的属性。

Field[] field1 = clazz1.getFields();
    	for(Field field:field1)
    	{
        
    		System.out.println("All:"+field);
    	}

由于Person中的两个属性都是private，所以什么都不输出，因为Field\[\] 里是空的。

2.使用`getDeclaredFields()`访问具体的属性，可以访问到私有属性。

Field[] field2 = clazz1.getDeclaredFields();
    		for(Field field:field2)
    		{
        
    			System.out.println("Declared:"+field);
    		}

输出结果:  
![在这里插入图片描述][20190605232919614.png]  
成功获取到age属性和name属性。

## 获取和修改指定的属性 ##

通过`getDeclaredField("属性名")`获得某属性:

Field field3 = clazz1.getDeclaredField("name");
    		System.out.println(field3);

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605233215496.png]

通过`get(目标对象)`获取指定对象的某属性的值：

//先创建一个对象
    		Person tommy = new Person("Tommy",18);
    		//私有变量先设置成可以访问的
    		field3.setAccessible(true);
    		System.out.println(field3.get(tommy));

输出结果:  
![在这里插入图片描述][2019060523345216.png]

通过`set(目标对象，新设置的属性的值)`来修改属性的值:

field3.set(tommy, "Jack");
    	System.out.println(tommy.getName());

输出结果：  
![在这里插入图片描述][20190605233613924.png]  
注意，通过这种反射方式修改属性是不会调用相应的set方法的。

# 利用反射获取父类信息 #

对于一个class对象，可以利用`getSuperclass()`来获取父类对象的Class实例。  
我们看这样一个例子：

有三个类：Grandpa，Father，Son。其中Son继承Father，Father继承Grandpa。  
在Grandpa类里有一个私有的属性`private int grandpaMoney = 1000`。我们目前用反射得到了Son类的Class实例，但现在希望借此来实例化一个Grandpa类，并修改`grandpaMoney`为2000。

代码思路如下：

//初始条件
    		Son son = new Son();
    		Class sonClass = Son.class;
    		//开始利用反射
    		Class clazz = sonClass
    		//如果在当前类找不到这个属性，就一直向上知道Object类
    		for(;clazz!=Object.class; clazz=clazz.getSuperclass())
    		{
        
    			//获取全部属性
    			Field[] myField = clazz.getDeclaredFields();
    			//遍历该类中的属性
    			for(Field f:myField)
    			{
        
    				//如果名字是那个，就开始修改
    				if(f.getName().equals("grandpaMoney"))
    				{
        
    					//由于是私有的，设置为可修改
    					f.setAccessible(true);
    					//利用反射实例化一个对象
    					Object obj = clazz5.newInstance();
    					//修改
    					f.set(obj, 2000);
    					/任务完成!
    				}
    			}
    		}

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