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Java的反射机制（reflect）

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Java的反射机制允许我们对一个类的加载、实例化、调用方法、操作属性的时期改为在运行期进行，这大大提高了代码的灵活度。但在运行期进行反射操作会消耗额外的资源与性能，所以要适度使用。

JVM（Java虚拟机）加载一个类有以下几种方式：

  • 1、执行代码时，需要用到某个类，例如：Person p = new Person(); 时，这时候JVM 会加载 Person.class 。
  • 2、通过反射机制中的：Class.forName(String className) 方法以字符串的形式加载指定的类，此方法只能寻找环境变量中配置的类路径中指定的类。
  • 3、通过类加载器 ClassLoader 来加载指定的类，类加载器可以额外指定环境变量中没有指定的类路径，并从中寻找指定的类进行加载。

除了第一种方式外，剩下的两种都是基于反射机制动态的加载一个类，加载类的过程就是让 JVM 读取该类对应的 class 文件。当 JVM 读取一个类的 class 文件后，会实例化一个 Class 类的实例用于保存加载的这个类的信息。并且每个被加载的类只会进行一次加载过程，这意味着每个被 JVM 加载的类都会在 JVM 内部以一个 Class 类的实例进行保存，所以每个类有且只有一个 Class 类的实例与之对应。Class 也称为类对象，每个实例用于表示 JVM 加载的一个类，通过它可以获取其表示的类的相关信息，比如类的名字、有哪些属性、构造器以及所有方法，并且通过 Class 还可以实例化其表示的类。

Class 类 与 Method 类：

  • Class 类：Class 类的实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。Class 类没有公共构造函数，类对象是由Java虚拟机在加载类时自动构造的，通过调用类加载器中的defineClass方法来构造。
  • Method 类：Method 类是反射API中一个重要的类，其每一个实例表示某个类的一个具体方法，所反映的方法可以是类方法或实例方法（包括抽象方法）。通过 Method 可以获取到其表示的方法的相关信息，如方法名、返回值类型、参数类型、访问修饰符等。并且也可以通过 Method 类动态调用其表示的方法。

方法实例：\color{red}{方法实例：}方法实例：

public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException

描述：

返回与具有给定字符串名称的类或接口关联的Class对象。

参数：

  • className -- 所需类的完全限定名称。

返回值：

具有指定名称的类的Class对象。

注意：

如果找不到类，抛出 ClassNotFoundException 异常。

public class Person {
    public String name;
    private Integer code;

    public Person() {
        System.out.println("无参构造方法");
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> aClass = Class.forName("Person");
        System.out.println(aClass);
    }
}

// 程序运行结果如下：
// class Person

public T newInstance()
        throws InstantiationException, IllegalAccessException

描述：

创建由该 Class 对象表示的类的新实例。该方法调用当前 Class 所表示的类的无参构造方法，所以该类必须有无参构造方法。

参数：

无

返回值：

由该 class 表示的类的新分配的实例。

注意：

  • 如果类或其无参构造函数不可访问，抛出 IllegalAccessException 异常。
  • 如果该类表示抽象类、接口、数组类、基元类型或void；或者如果该类没有无参构造函数；或者如果实例化由于某些其他原因而失败，抛出 InstantiationException 异常。
public class Person {
    public String name;
    private Integer code;

    public Person() {
        System.out.println("调用了无参构造方法");
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> aClass = Class.forName("Person");
        Person person = (Person)aClass.newInstance();
        System.out.println(person);
    }
}

// 程序运行结果如下：
// 调用了无参构造方法
// Person@29453f44

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException

描述：

返回一个构造函数对象，该对象反映由该Class对象表示的类的指定公共构造函数。

参数：

  • parameterTypes -- Class对象的数组，这些对象按声明的顺序标识构造函数的形式参数类型。

返回值：

与指定的parameterTypes匹配的公共构造函数的Constructor对象。

注意：

  • 如果找不到匹配的方法，抛出 NoSuchMethodException 异常。
  • 如果访问被拒绝，抛出 SecurityException 异常。
public class Person {
    public String name;
    private Integer code;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("调用了有参构造方法");
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> aClass = Class.forName("Person");
        Constructor constructor = aClass.getConstructor(String.class);
        Person person = (Person)constructor.newInstance("阿刚");
        System.out.println(person.name);
    }
}

// 程序运行结果如下：
// 调用了有参构造方法
// 阿刚

// Class 类
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException

描述：

获取当前 Class 所表示的类定义的指定名字及参数列表的方法。

参数：

  • name -- 方法的名称。
  • parameterTypes -- 一组Class对象，这些对象按声明的顺序标识方法的形式参数类型。

返回值：

与指定的名称和参数匹配的此类的方法的Method对象。

注意：

  • 如果找不到匹配的方法，抛出 NoSuchMethodException 异常。
  • 如果名称为null， 抛出 NullPointerException 异常。
  • 如果访问被拒绝，抛出 SecurityException 异常。
// Method 类
public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException

描述：

在具有指定参数的指定对象上调用此 method 对象表示的基础方法。如果基础方法是静态的，则会忽略指定的 obj 参数，它可能为 null。

参数：

  • obj -- 如果通过该方法调用的是成员方法，因为成员方法属于对象，那么调用该方法时，使用该参数传递成员方法所属对象。如果过该方法调用的是静态方法，可以传递null。
  • args -- 方法的实际参数，若该方法无参，传入 null 即可。

注意：

  • 如果此Method对象正在强制执行Java语言访问控制，并且底层方法不可访问，抛出 IllegalAccessException 异常。
  • 如果方法是实例方法，并且指定的对象参数不是声明底层方法（或其子类或实现者）的类或接口的实例；或者如果实际参数和形式参数的数量不同；或者如果原始参数的展开转换失败；或者如果在可能的展开之后，无法通过方法调用转换将参数值转换为相应的形式参数类型； 抛出 IllegalArgumentException 异常。
  • 如果基础方法抛出异常，则抛出 InvocationTargetException 异常。
  • 如果指定的对象为null，并且该方法是实例方法，则抛出 NullPointerException 异常。
public class Person {
    public String name;
    private Integer code;

    public Person() {
        System.out.println("调用了无参构造方法");
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("调用了有参构造方法");
    }

    public  static String happy(){
        return "哈哈";
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> aClass = Class.forName("Person");
        Object person =  aClass.newInstance();
        // Method是反射API中一个重要的类，其每一个实例表示某个类的具体方法
        // 调用 setName 方法
        Method setMethod = aClass.getDeclaredMethod("setName",String.class);
        setMethod.invoke(person,"阿全");
        // 调用 getName 方法
        Method getMethod = aClass.getDeclaredMethod("getName",null);
        System.out.println(getMethod.invoke(person,null));
        // 调用了静态方法
        Method happyMethod = aClass.getDeclaredMethod("happy",null);
        System.out.println(happyMethod.invoke(null,null));
    }
}

// 程序运行结果如下：
// 调用了无参构造方法
// 阿全
// 哈哈