谈谈java 反射机制以及反射机制的原理

女爷i 2024-03-17 16:37 82阅读 0赞

Person p=new Person();  
这是什么?当然是实例化一个对象了.可是这种实例化对象的方法存在一个问题,那就是必须要知道类名才可以实例化它的对象,这样我们在应用方面就会受到限制.那么有没有这样一种方式,让我们不知道这个类的类名就可以实例化它的对象呢?Thank Goodness!幸亏我们用的是java, java就提供了这样的机制.  
1).java程序在运行时可以获得任何一个类的字节码信息,包括类的修饰符(public,static等),基类(超类,父类),实现的接口,字段和方法等信息.  
2).java程序在运行时可以根据字节码信息来创建该类的实例对象,改变对象的字段内容和调用对象方法.  
这样的机制就叫反射技术.可以想象光学中的反射,就像我们照镜子,镜子中又出现一个自己(比喻可能不太恰当,但是足以表达清楚意思了).反射技术提供了一种通用的动态连接程序组件的方法,不必要把程序所需要的目标类硬编码到源程序中,从而使得我们可以创建灵活的程序.  
Java的反射机制是通过反射API来实现的,它允许程序在运行过程中取得任何一个已知名称的类的内部信息.反射API位于java.lang.reflect包中.主要包括以下几类:  
1).Constructor类:用来描述一个类的构造方法  
2).Field类:用来描述一个类的成员变量  
3).Method类:用来描述一个类的方法.  
4).Modifer类:用来描述类内各元素的修饰符  
5).Array:用来对数组进行操作.  
Constructor,Field,Method这三个类都是JVM(虚拟机)在程序运行时创建的,用来表示加载类中相应的成员.这三个类都实现了java.lang.reflect.Member接口,Member接口定义了获取类成员或构造方法等信息的方法.要使用这些反射API,必须先得到要操作的对象或类的Class类的实例.通过调用Class类的newInstance方法(只能调用类的默认构造方法)可以创建类的实例.这样有局限性,我们可以先冲类的Class实例获取类需要的构造方法,然后在利用反射来创建类的一个实例.  
一.获取类的构造方法的Constructor对象(数组)  
● Constructor\[\] getDeclaredConstructors();返回已加载类声明的所有的构造方法的Constructor对象数组.  
● Constructor getDeclaredConstructor(Class\[\] paramTypes);返回已加载类声明的指定构造方法的Constructor对象,paramTypes指定了参数类型.  
● Constructor\[\] getConstructors();返回已加载类声明的所有的public类型的构造方法的Constructor对象数组.  
● Constructor getConstructor(Class\[\] paramTypes);返回已加载类声明的指定的public类型的构造方法的Constructor对象,paramTypes指定了参数类型.  
如果某个类中没有定义构造方法,第一个和第三个方法返回的数组中只有一个元素,就是缺省的构造方法;如果某个类中只定义了有参数的构造函数,而没有定义缺省构造函数,第一个和第三个方法返回的数组中不包含缺省的构造方法.  
例子:  
import java.lang.reflect.\*;  
public class DumpMethods \{  
public static void main(String\[\] args) \{  
try\{  
if(args.length<1)\{  
System.out.println(“请输入完整的类名：”);  
return;  
\}  
Class strClass=Class.forName(args\[0\]);  
//检索带有指定参数的构造方法  
Class\[\] strArgsClass=new Class\[\]\{ byte\[\].class,String.class\};  
Constructor constructor=strClass.getConstructor(strArgsClass);  
System.out.println(“Constructor:”+constructor.toString());

//调用带有参数的构造方法创建实例对象object
        byte[] bytes="java就业培训".getBytes();
        Object[] strArgs=new Object[]{bytes,"gb2312"};
        Object object=constructor.newInstance(strArgs);
        System.out.println("Object"+object.toString());
        }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
        }

\}  
\}  
运行结果:

二.获取类成员变量的Field对象(数组)  
●Field\[\] getDeclaredFields():返回已加载类声明的所有成员变量的Field对象数组,不包括从父类继承的成员变量.  
●Field getDeclaredField(String name):返回已加载类声明的所有成员变量的Field对象,不包括从父类继承的成员变量,参数name指定成员变量的名称.  
●Field\[\] getFields():返回已加载类声明的所有public型的成员变量的Field对象数组,包括从父类继承的成员变量  
●Field getField(String name):返回已加载类声明的所有成员变量的Field对象,包括从父类继承的成员变量,参数name指定成员变量的名称.  
例子:  
import java.lang.reflect.\*;  
public class ReflectTest \{  
private String name;  
private String age;  
public ReflectTest(String name,String age)\{  
this.name=name;  
this.age=age;  
\}

public static void main(String[] args) {
            // TODO 自动生成方法存根
            try{
                  ReflectTest rt=new ReflectTest("zhanghandong","shiba");
                fun(rt);
            }catch(Exception e){
                    e.printStackTrace();
            }
    
      }
        public static void fun(Object obj) throws Exception{
              Field[] fields=obj.getClass().getDeclaredFields();
              System.out.println("替换之前的:"); 
              for(Field field:fields){
                    System.out.println(field.getName()+"="+field.get(obj)); 
                  if(field.getType().equals(java.lang.String.class)){
                          field.setAccessible(true);  //必须设置为true才可以修改成员变量
                          String org=(String)field.get(obj);
                        field.set(obj,org.replaceAll("a","b"));
                  }
    
        }
                System.out.println("替换之后的：");
        for(Field field:fields){
                System.out.println(field.getName()+"="+field.get(obj)); 
        }
        }

\}  
运行结果如下:

三.获取类的方法的Method对象(数组)  
●Method\[\] getDeclaredMethods():返回已加载类声明的所有方法的Method对象数组,不包括从父类继承的方法.  
●Method getDeclaredMethod(String name,Class\[\] paramTypes):返回已加载类声明的所有方法的Method对象,不包括从父类继承的方法,参数name指定方法的名称,参数paramTypes指定方法的参数类型.  
●Method\[\] getMethods():返回已加载类声明的所有方法的Method对象数组,包括从父类继承的方法.  
●Method getMethod(String name,Class\[\] paramTypes):返回已加载类声明的所有方法的Method对象,包括从父类继承的方法,参数name指定方法的名称,参数paramTypes指定方法的参数类型.  
四.检索类的其他信息  
●int getModifiers():返回已加载类的修饰符的整形标识值.  
●Package getPackage():返回已加载类的包名  
●Class getSuperclass():返回已加载类的父类的Class实例.  
●Class \[\] getInterfaces():返回已加载类实现的接口的Class对象数组.  
●boolean isInterface():返回已加载类是否是接口.  
反射的功能很强大,但是使用不当可能会缺点大于优点,反射使代码逻辑混乱,会带来维护的问题.

运行时类型识别(Run-time Type Identification, RTTI)主要有两种方式，一种是我们在编译时和运行时已经知道了所有的类型，另外一种是功能强大的“反射”机制。

要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的，这项工作是由“Class对象”完成的，它包含了与类有关的信息。类是程序的重要组成部分，每个类都有一个Class对象，每当编写并编译了一个新类就会产生一个Class对象，它被保存在一个同名的.class文件中。在运行时，当我们想生成这个类的对象时，运行这个程序的Java虚拟机(JVM)会确认这个类的Class对象是否已经加载，如果尚未加载，JVM就会根据类名查找.class文件，并将其载入，一旦这个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。一般的RTTI形式包括三种：

1.      传统的类型转换。如“(Apple)Fruit”，由RTTI确保类型转换的正确性，如果执行了一个错误的类型转换，就会抛出一个ClassCastException异常。
2.      通过Class对象来获取对象的类型。如

Class c = Class.forName(“Apple”);

Object o = c.newInstance();

1.      通过关键字instanceof或Class.isInstance()方法来确定对象是否属于某个特定类型的实例，准确的说，应该是instanceof / Class.isInstance()可以用来确定对象是否属于某个特定类及其所有基类的实例，这和equals() / ==不一样，它们用来比较两个对象是否属于同一个类的实例，没有考虑继承关系。

反射

如果不知道某个对象的类型，可以通过RTTI来获取，但前提是这个类型在编译时必须已知，这样才能使用RTTI来识别。即在编译时，编译器必须知道所有通过RTTI来处理的类。

使用反射机制可以不受这个限制，它主要应用于两种情况，第一个是“基于构件的编程”，在这种编程方式中，将使用某种基于快速应用开发(RAD)的应用构建工具来构建项目。这是现在最常见的可视化编程方法，通过代表不同组件的图标拖动到图板上来创建程序，然后设置构件的属性值来配置它们。这种配置要求构件都是可实例化的，并且要暴露其部分信息，使得程序员可以读取和设置构件的值。当处理GUI时间的构件时还必须暴露相关方法的细细，以便RAD环境帮助程序员覆盖这些处理事件的方法。在这里，就要用到反射的机制来检查可用的方法并返回方法名。Java通过JavaBeans提供了基于构件的编程架构。

第二种情况，在运行时获取类的信息的另外一个动机，就是希望能够提供在跨网络的远程平台上创建和运行对象的能力。这被成为远程调用(RMI)，它允许一个Java程序将对象分步在多台机器上，这种分步能力将帮助开发人员执行一些需要进行大量计算的任务，充分利用计算机资源，提高运行速度。
    
       Class支持反射，java.lang.reflect中包含了Field/Method/Constructor类，每个类都实现了Member接口。这些类型的对象都是由JVM在运行时创建的，用来表示未知类里对应的成员。如可以用Constructor类创建新的对象，用get()和set()方法读取和修改与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。同时，还可以调用getFields()、getMethods()、getConstructors()等方法来返回表示字段、方法以及构造器的对象数组。这样，未知的对象的类信息在运行时就能被完全确定下来，而在编译时不需要知道任何信息。
    
       另外，RTTI有时能解决效率问题。当程序中使用多态给程序的运行带来负担的时候，可以使用RTTI编写一段代码来提高效率。