Java——反射

1. 定义

Java的反射（reflection）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方法和属性，既然能拿到，那么我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射（reflection）机制。

2. 用途

在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

3. 反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

4. 反射相关的类

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量/类的属性
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造方法

4.1 Class类

Class代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件，被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class ，这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类。

1. 常用获得类相关的方法（重要）

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

2. 常用获得类中属性相关的方法（以下方法返回值为Field）（重要）

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

3. 获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

4. 获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor）（重要）

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

5. 获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method）（重要）

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

4.2 反射示例

4.2.1 获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：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方法和属性，既然能拿到，那么我们就可以修改部分类型信息。

第一种，使用 Class.forName("类的全路径名"); 静态方法。（该方法使用最多）

前提：已明确类的全路径名。

第二种，使用 .class 方法。

说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class

第三种，使用类对象的 getClass() 方法

示例：

package reflectDemo;class Student{//私有属性nameprivate String name = "zhangsan";//公有属性agepublic int age = 18;//不带参数的构造方法public Student(){System.out.println("Student()");}private Student(String name,int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println("Student(String,name)");}private void eat(){System.out.println("i am eat");}public void sleep(){System.out.println("i am pig");}private void function(String str) {System.out.println(str);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {/*1、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，但可能抛出 ClassNotFoundException 异常*/Class<?> c1 = null;try {//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径c1 = Class.forName("reflectDemo.Student");} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}/*2.直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class*/Class<?> c2 = Student.class;/*3.通过getClass获取Class对象*/Student s = new Student();Class<?> c3 = s.getClass();//一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的//c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是trueSystem.out.println(c1.equals(c2));System.out.println(c1.equals(c3));System.out.println(c2.equals(c3));}
}

4.2.2 反射的使用

1. 通过反射创建对象 newInstance()

    public static void reflectNewInstance() {Class<?> c1 = null;try {c1 = Class.forName("reflectDemo.Student");//反射获取类，需处理ClassNotFoundException//通过newInstance方法创建对象，该方法在JDK9之后就不常用了//使用newInstance方法需要处理InstantiationException和IllegalAccessExceptionStudent student = (Student) c1.newInstance();System.out.println(student);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}}

2. 反射私有的构造方法 getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)

    public static void reflectPrivateConstructor() {Class<?> c1 = null;try {c1 = Class.forName("reflectDemo.Student");//getDeclaredConstructor获得该类中与参数类型匹配的构造方法，包括私有构造方法//需处理异常NoSuchMethodExceptionConstructor<?> constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);constructor.setAccessible(true);//此处设为true，即可调用私有的构造方法//使用Constructor类中的newInstance方法，构造新对象Student student = (Student)constructor.newInstance("lisi",16);System.out.println(student);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);}}

3. 反射私有属性 getDeclaredField(String name)

    public static void reflectPrivateField() {Class<?> c1 = null;try {//想要修改属性，必须先有对象，反射获取对象c1 = Class.forName("reflectDemo.Student");//获取类Constructor<?> constructor = c1.getDeclaredConstructor();//调用无参构造方法//创建对象Student student = (Student)constructor.newInstance();//获取私有属性Field field = c1.getDeclaredField("name");//将私有权限开放field.setAccessible(true);//修改私有属性field.set(student,"wangwu");System.out.println(student);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchFieldException e) {throw new RuntimeException(e);}}

4. 反射私有方法 getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)

    public static void reflectPrivateMethod() {Class<?> c1 = null;try {//想要调用私有方法，必须先有对象，反射获取对象c1 = Class.forName("reflectDemo.Student");//获取类Constructor<?> constructor = c1.getDeclaredConstructor();//调用无参构造方法//创建对象Student student = (Student) constructor.newInstance();//反射获取私有方法Method method = c1.getDeclaredMethod("function",String.class);//开放权限method.setAccessible(true);//调用method.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}}