Java的反射API

如果您曾经问过自己以下问题：
–“如何在字符串中仅包含其名称的方法调用？”
–“如何动态列出类中的所有属性？”
–“如何编写一种将任何给定对象的状态重置为默认值的方法？”

然后您可能已经听说过Java的Reflection API，如果您还没有听说过，这是一个很好的机会，了解它的全部含义以及可用于什么。此功能确实功能强大，但一如既往必须使用一些良好的判断力。

它为表带来的好处是能够分析有关类的信息，包括其属性，方法，注释，甚至实例的状态，所有这些都可以在运行时进行。由此获得的动力听起来真的很有用，不是吗？

在本教程中，我打算展示Reflection API的一些基本用法。可以做什么，不应该做什么，优缺点。

所以……可以吗？

起点，

使用Reflection时最重要的事情之一就是知道从哪里开始，知道什么类别可以让我们访问所有这些信息。答案是： java.lang.Class <T>

假设我们有以下课程：

package com.pkg;public class MyClass{private int number;private String text;}

我们可以通过3种不同的方式获得Class的引用。直接从类，名称或实例开始：

Class<?> clazz1 = MyClass.class;
Class<?> clazz2 = Class.forName("com.pkg.MyClass");MyClass instance = new MyClass();
Class<?> clazz3 = instance.getClass();

提示： 这里我们看到一个重要的细节。 通常，将Class实例的标识符命名为clazz或clz之类的名称，这似乎很奇怪，但这只是因为class已经是Java语言中的保留字。

从类的参考中，我们可以浏览所有内容，找出它的成员，注释，甚至是包或ClassLoader，但是稍后我们将更详细地介绍所有这些，因此现在让我们集中讨论方法给我们有关班级本身的信息：

int getModifiers（）	返回int内的类或接口的修饰符，要确切找出要应用的修饰符，我们应该使用Modifier类提供的静态方法
布尔 isArray（）	确定该类是否表示一个数组
boolean isEnum（）	确定该类是否在源代码中声明为枚举
boolean isInstance（Object obj）	如果可以将通知对象分配给此Class表示的类型的对象，则返回true
boolean isInterface（）	确定该类是否表示一个接口
boolean isPrimitive（）	确定该类是否表示原始类型
T newInstance（）	创建此类的新实例
类<？超级 T> getSuperclass（）	返回超类的引用，以防在Object类中被调用，它返回null

您可以直接在类文档中看到这些方法以及许多其他方法的完整定义。

提示： 要成功使用Modifier类中的方法，必须具有一些按位运算的基本知识，在这种情况下最常见的是AND运算。

属性，

字段表示类的属性，就这么简单。通过此类，我们可以获得有关它们的信息，但是在此之前，我们如何获得对Field的引用？

在Class类内部，我们有几种不同的方法可以返回类的字段，作为破坏者，我已经说过，方法和构造函数都具有等效的方法，但让我们首先关注属性。

关于如何找到类的成员，我们有一些“重要的要记住”的事情，我将首先介绍方法，然后详细说明这些细节。

字段getField（字符串名称）	返回反映给定名称的类的public属性的Field 。
Field [] getFields（）	返回反映该类的公共属性的字段数组。
字段getDeclaredField（字符串名称）	返回反映给定名称的类的声明属性的Field 。
Field [] getDeclaredFields（）	返回反映该类的声明属性的字段数组。

好吧，好像我们有两组非常相似的方法，而且确实如此。它们之间的差异是微妙的，并且很少有人知道它们。

getField和getFields方法仅返回类的公共属性。它以某种方式更清洁，因为我们并不总是希望（而且很多时候不应该）与内部属性混为一谈。这样做的好处是，它仍然在超类中搜索属性， 沿着层次结构向上移动 ，这对我们来说很方便，但是同样，超类中的属性必须是公开的才能被找到。

现在， getDeclaredField和getDeclaredFields方法不是很干净，因为它们的任何声明属性都是有效的，可以是私有的，受保护的或其他任何属性。因此，与普遍看法相反，通过反射访问私有成员并不那么复杂。另一个不同之处在于，它们不搜索超类的属性，因此它们完全忽略了继承层次结构 。

让我们举例说明如何尝试访问类内的属性，以说明上述方法的使用以及Field类提供的其他方法。以我们之前定义的MyClass类为例，假设我们想知道某个实例的text属性中包含的值。

MyClass instance = new MyClass();
instance.setText("Reflective Extraction");
Class<?> clazz = instance.getClass();
Field field = clazz.getDeclaredField("text"); // Accessing private attribute
Object value = field.get(instance);
System.out.println(value);

提示： 首先使用get方法可能会造成混淆，但这很简单。 手中有一个字段，您将发送您要从中提取值作为参数的目标实例。 必须记住，该字段与类相关，而不与实例相关，因此，如果属性不是静态的，则需要一个具体的实例，以便可以提取值。 如果我们在谈论静态属性，则可以传递任何类型的任何实例，甚至可以传递null作为参数。

好的，我们使用getDeclaredField方法访问属性，传递字段的名称，并使用get方法检索其当前值。完成了吧？

错误。当我们运行代码时，我们看到抛出了一个异常，更具体地说是IllegalAccessException ，这不仅是因为我们拥有该字段的引用，而且可以根据自己的意愿对其进行操作，但还有一种解决方法。

Field的超类是AccessibleObject类，它也是Method和Constructor的超类，因此此说明对3中的任何一个都有效。

AccessibleObject类定义2个主要方法： setAccessible（ boolean ）和isAccessible（） ，它们基本上定义了属性是否可访问。在我们的例子中，私有属性是永远无法访问的，除非您位于同一类之内，在这种情况下，您可以毫无问题地访问它们。因此，我们要做的就是将文本配置为可访问。

MyClass instance = new MyClass();
instance.setText("Reflective Extraction");
Class<?> clazz = instance.getClass();
Field field = clazz.getDeclaredField("text"); // Accessing private attribute
field.setAccessible(true); // Setting as accessible
Object value = field.get(instance);
System.out.println(value);

然后我们就可以轻松打印出我们的价值

提示： AccessibleObject类具有便捷的静态方法，也称为setAccessible，但它接收AccessibleObject和boolean标志的数组。 此方法可用于一次性设置多个字段，方法或构造函数。 如果要将一个类中的所有属性都设置为可访问，则可以执行以下操作：

MyClass instance = new MyClass();
Class<?> clazz = instance.getClass();
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
AccessibleObject.setAccessible(fields, true);

同样，我们可以从属性中提取值，也可以分配一个值。我们使用set方法做到这一点。调用它时，我们需要通知我们要修改的实例以及要设置为相应属性的值。

MyClass instance = new MyClass();
Class<?> clazz = instance.getClass();
Field field = clazz.getDeclaredField("text");
field.setAccessible(true);
field.set(instance, "Reflective attribution");
System.out.println(instance.getText());

动作，

在开始实际方法之前，我想强调一下，正如我之前说的，它与Field和Constructor类非常相似，因此这3种可以通过类引用以相同的方式获得，这意味着我们有一个getDeclaredField方法，我们还有一个getDeclaredMethod和getDeclaredConstructor （其他方法也是如此）。因此，它们的工作方式完全相同，因此，再次解释它们将毫无意义且浪费时间。

那么，让我们开始吧，如何使用反射调用方法？

一个方法不像一个属性，仅靠它的名字是不够的，因为我们可以有许多不同的方法使用相同的名字，这被称为重载。因此，要获取特定方法，我们需要告知其名称以及所接收到的参数列表。假设我们的类具有以下描述的方法：

public void print(String text){System.out.println(text);
}public void printHelloWorld(){System.out.println("Hello World");
}public int sum(int[] values){int sum = 0;for(int n : values){sum += n;}return sum;
}

为了获得对这些方法的引用，按照在示例中声明它们的顺序，我们可以这样做：

MyClass instance = new MyClass();
Class<?> clazz = instance.getClass();
Method print = clazz.getMethod("print", String.class);
Method printHelloWorld = clazz.getMethod("printHelloWorld");
Method sum = clazz.getMethod("sum", int[].class);

为了调用它们，我们使用invoke方法（巧合？）

该方法的签名是这样的：

Object invoke(Object obj, Object... args)

这意味着，我们需要告知将在其上调用该方法的实例（目标）以及需要传递给它的参数（如果有）。除此之外，它还返回一个Object ，这将是方法的返回值，无论它是什么。如果该方法不返回任何内容（ void ），则调用invoke将返回null 。

对于上面的3个方法引用，调用将如下所示：

print.invoke(instance, "I'm Mr. Reflection by now");
printHelloWorld.invoke(instance);
int sumValue = (int) sum.invoke(instance, new int[]{1, 4, 10});
System.out.println(sumValue);

提示： 同样，如果我们使用静态方法，则不必传递有效实例，我们可以这样做：

staticMethod.invoke(null);

通用参数呢？

好了，在这种情况下，我们需要对语言有所了解，然后才能调用它们。有必要知道通用类型仅在编译时存在，并且当Reflection在运行时运行时，通用类型不再存在，所有这些都归因于一个名为Type Erasure的功能，该功能是为了保持与先前Java版本的向后兼容性而创建的。

接收通用参数的方法很可能会接收Object ，但是还有另一种可能性。如果您声明这样的通用类型： <T extended CharSequence> ，则运行时方法可能会收到CharSequence ，因为它是最具体的类型，仍然保持通用，因此对于此方法：

public  print(T sequence){System.out.println(sequence)
}

反射调用可能如下所示：

Method print = clazz.getMethod(print, CharSequence.class);
print.invoke(instance);

创建实例

众所周知，即使构造函数的用法非常相似，它也不是方法。就像我们正在调用方法一样，但是后面带有new关键字，并且仅当我们要创建类的新实例时才调用它。在用法上的相似之处导致在反射方面的操作相似。碰巧的是，我们将使用newInstance方法，而不是使用invoke，但有一些区别。

我们正在创建一个实例，因此没有实例与构造函数相关联，因此我们不传递任何实例参数。但是，正如我们对“ 方法 ”所做的那样，passamos会列出一个论据列表。

Class <T>也具有newInstance方法，但是仅当我们的类具有可访问的构造函数而没有参数时，它才有用。如果没有任何构造函数，则需要直接引用我们的Constructor <T> 。让我们在示例类中定义一些构造函数：

public class MyClass{private String text;private int number;public MyClass(){}public MyClass(String text){this.text = text;}public MyClass(String text, int number){this.text = text;this.number = number;}}

现在，让我们使用反射来获取它们中的每个：

Class clazz = MyClass.class;
Constructor c1 = clazz.getConstructor();
Constructor c2 = clazz.getConstructor(String.class);
Constructor c3 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

现在让我们创建3个实例，每个构造函数引用一个：

MyClass instance1 = c1.newInstance();
MyClass instance2 = c2.newInstance("text");
MyClass instance3 = c3.newInstance("other text", 1);

到此为止，我们可以看到我们几乎可以以任何想要的方式操纵一个类，列出它的属性，获取对方法的引用，更改它的状态，读取信息，但是我们仍然缺少一件事，我认为这也是很酷，更不用说

元数据，

当需要检查与注释有关的信息时，可以使用AnnotatedElement接口提供的方法。 仅供参考 ：实现这些方法的层次结构中的第一个类是AccessibleObject ，因此所有子类都可以访问它们。

使用注释，我们可以定义有关类，属性和/或方法的信息，而无需实际编写任何执行代码。批注将在另一时间处理，以使开发更加容易。因此，让我们开始写一个小例子：

我们创建了1个名为@NotNull的注释，并且每当对属性进行注释时，它就无法保存值null。让我们看一下代码：

public class MyClass{@NotNullprivate String text;}

好的，因此我们为文本属性定义了此特征，但是如何有效地验证此规则？使用我们的Validator类，如下所示：

public class Validator{public static void validate(Object target) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException{Class<?> clazz = target.getClass();Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();for (Field field : fields){validateField(field, target);}}private static void validateField(Field field, Object target) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException{field.setAccessible(true);Object value = field.get(target);if (field.isAnnotationPresent(NotNull.class)){if (value == null)throw new IllegalArgumentException("This attribute cannot be null");}}
}

因此，当我们验证对象时，我们可以使用此批注为我们工作，验证器将对其进行检查，将代码保存在单个位置，从而使其更易于维护。在代码的某些点上，我们将有一个这样的调用：