【Java】网制焦，实也难，0基础，学反射

本篇博客将介绍反射的基本机制，如何获取Class对象，如何获取构造方法、成员变量、成员方法，以及它们的一些简单应用。

反射的概述

反射是Java语言中一种强大的功能，它允许程序在运行时检查和操作自身的结构。通过反射，我们可以动态地创建对象、调用方法和访问字段，而不需要在编译时知道它们的名字。这种能力使得反射在框架设计、动态代理、注解处理等方面具有广泛的应用。

获取Class对象的三种方式

在Java中，获取Class对象有三种主要方式：

通过对象的getClass()方法

String str = "Hello";
Class<?> clazz = str.getClass();

通过类的静态属性class

Class<?> clazz = String.class;

通过Class.forName()方法

try {Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");
} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();
}

通过反射获取构造方法

反射提供了多种方法来获取和使用构造方法：

获取所有公共构造方法

Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();

获取所有构造方法（包括私有、受保护、默认和公共）

Constructor<?>[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();

获取指定参数类型的公共构造方法

Constructor<T> constructor = clazz.getConstructor(parameterTypes);

获取指定参数类型的构造方法（包括私有、受保护、默认和公共）

Constructor<T> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(parameterTypes);

示例

import java.lang.reflect.Constructor;public class ReflectExample {public ReflectExample() {}private ReflectExample(String name) {System.out.println("Name: " + name);}public static void main(String[] args) {try {// 获取Class对象Class<?> clazz = ReflectExample.class;// 获取所有公共构造方法Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();for (Constructor<?> constructor : constructors) {System.out.println("公共构造方法: " + constructor);}// 获取所有构造方法Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();for (Constructor<?> constructor : declaredConstructors) {System.out.println("所有构造方法: " + constructor);}// 获取指定参数类型的公共构造方法Constructor<?> publicConstructor = clazz.getConstructor();System.out.println("公共构造方法: " + publicConstructor);// 获取指定参数类型的私有构造方法Constructor<?> privateConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);privateConstructor.setAccessible(true); // 取消 Java 语言访问检查ReflectExample instance = (ReflectExample) privateConstructor.newInstance("Reflection");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

通过反射实例化一个类

定义示例类

public class Person {private String name;private int age;// 默认构造方法public Person() {this.name = "Unknown";this.age = 0;}// 带参数的构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// Getter 和 Setter 方法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;}@Overridepublic String toString() {return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";}
}

通过反射实例化类

import java.lang.reflect.Constructor;public class ReflectionInstantiateExample {public static void main(String[] args) {try {// 获取Class对象Class<?> clazz = Person.class;// 通过默认构造方法实例化对象Constructor<?> defaultConstructor = clazz.getConstructor();Person person1 = (Person) defaultConstructor.newInstance();System.out.println("使用默认构造方法实例化: " + person1);// 通过带参数的构造方法实例化对象Constructor<?> paramConstructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);Person person2 = (Person) paramConstructor.newInstance("Alice", 30);System.out.println("使用带参数的构造方法实例化: " + person2);// 使用无参构造方法并通过反射设置属性Person person3 = (Person) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class).invoke(person3, "Bob");clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class).invoke(person3, 25);System.out.println("通过无参构造方法并设置属性实例化: " + person3);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

解释

1. 获取Class对象：
   • 使用Class<?> clazz = Person.class;获取Person类的Class对象。
2. 获取构造方法：
   • 使用clazz.getConstructor()获取默认构造方法，并通过defaultConstructor.newInstance()实例化对象。
   • 使用clazz.getConstructor(String.class, int.class)获取带参数的构造方法，并通过paramConstructor.newInstance("Alice", 30)实例化对象。
3. 通过反射设置属性：
   • 使用clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class).invoke(person3, "Bob")和clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class).invoke(person3, 25)分别设置name和age属性。

通过反射获取成员变量

反射提供了多种方法来获取类的成员变量：

获取所有公共成员变量

Field[] fields = clazz.getFields();

获取所有成员变量（包括私有、受保护、默认和公共）

Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();

获取指定名称的公共成员变量

Field field = clazz.getField("fieldName");

获取指定名称的成员变量（包括私有、受保护、默认和公共）

Field field = clazz.getDeclaredField("fieldName");

示例

import java.lang.reflect.Field;public class ReflectFieldExample {public String publicField;private String privateField;public ReflectFieldExample() {this.publicField = "Public Field";this.privateField = "Private Field";}public static void main(String[] args) {try {// 获取Class对象Class<?> clazz = ReflectFieldExample.class;// 获取所有公共成员变量Field[] fields = clazz.getFields();for (Field field : fields) {System.out.println("公共成员变量: " + field);}// 获取所有成员变量Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();for (Field field : declaredFields) {System.out.println("所有成员变量: " + field);}// 获取指定名称的公共成员变量Field publicField = clazz.getField("publicField");System.out.println("公共成员变量: " + publicField);// 获取指定名称的私有成员变量Field privateField = clazz.getDeclaredField("privateField");privateField.setAccessible(true); // 取消 Java 语言访问检查ReflectFieldExample instance = new ReflectFieldExample();System.out.println("私有成员变量的值: " + privateField.get(instance));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

通过反射获取成员方法

反射提供了多种方法来获取类的成员方法：

获取所有公共方法

Method[] methods = clazz.getMethods();

获取所有方法（包括私有、受保护、默认和公共）

Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();

获取指定名称和参数类型的公共方法

Method method = clazz.getMethod("methodName", parameterTypes);

获取指定名称和参数类型的方法（包括私有、受保护、默认和公共）

Method method = clazz.getDeclaredMethod("methodName", parameterTypes);

示例

import java.lang.reflect.Method;public class ReflectMethodExample {public void publicMethod() {System.out.println("Public Method");}private void privateMethod(String message) {System.out.println("Private Method: " + message);}public static void main(String[] args) {try {// 获取Class对象Class<?> clazz = ReflectMethodExample.class;// 获取所有公共方法Method[] methods = clazz.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println("公共方法: " + method);}// 获取所有方法Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();for (Method method : declaredMethods) {System.out.println("所有方法: " + method);}// 获取指定名称的公共方法Method publicMethod = clazz.getMethod("publicMethod");publicMethod.invoke(new ReflectMethodExample());// 获取指定名称的私有方法Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class);privateMethod.setAccessible(true); // 取消 Java 语言访问检查privateMethod.invoke(new ReflectMethodExample(), "Hello Reflection");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

通过反射调用成员方法

步骤

获取Class对象：

• 通过类名、对象实例、或Class.forName()方法获取类的Class对象。

获取方法对象：

• 使用getMethod()或getDeclaredMethod()方法获取对应的Method对象。

调用方法：

• 使用Method对象的invoke()方法来调用目标方法。

以下是一个详细的示例，展示如何通过反射调用类中的方法，包括公共方法和私有方法。

定义示例类

public class Person {private String name;private int age;// 默认构造方法public Person() {this.name = "Unknown";this.age = 0;}// 带参数的构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// 公共方法public void printInfo() {System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);}// 带参数的公共方法public void setName(String name) {this.name = name;}// 私有方法private void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";}
}

通过反射调用方法

import java.lang.reflect.Method;public class ReflectionMethodExample {public static void main(String[] args) {try {// 获取Class对象Class<?> clazz = Person.class;// 创建实例Person person = (Person) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 调用无参数的公共方法Method printInfoMethod = clazz.getMethod("printInfo");printInfoMethod.invoke(person);// 调用带参数的公共方法Method setNameMethod = clazz.getMethod("setName", String.class);setNameMethod.invoke(person, "Alice");printInfoMethod.invoke(person);// 调用私有方法Method setAgeMethod = clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class);setAgeMethod.setAccessible(true); // 取消Java语言访问检查setAgeMethod.invoke(person, 30);printInfoMethod.invoke(person);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

获取Class对象：

• Class<?> clazz = Person.class; 通过类名获取Class对象。

创建实例：

• Person person = (Person) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance(); 使用无参构造方法创建Person类的实例。

调用无参数的公共方法：

• Method printInfoMethod = clazz.getMethod("printInfo"); 获取printInfo方法的Method对象。
• printInfoMethod.invoke(person); 调用printInfo方法。

调用带参数的公共方法：

• Method setNameMethod = clazz.getMethod("setName", String.class); 获取setName方法的Method对象。
• setNameMethod.invoke(person, "Alice"); 调用setName方法并传递参数"Alice"。

调用私有方法：

• Method setAgeMethod = clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class); 获取setAge方法的Method对象。
• setAgeMethod.setAccessible(true); 取消Java语言访问检查，以便调用私有方法。
• setAgeMethod.invoke(person, 30); 调用setAge方法并传递参数30。

通过反射机制，我们可以动态地操作类的结构和行为，这使得Java语言在一些动态需求场景中更加灵活和强大。但也需要注意的是，反射的使用会带来一些性能上的开销，并且如果滥用反射，可能会导致代码的可读性和维护性下降。因此，在使用反射时需要谨慎，确保其必要性和合理性。

反射的好处及应用场景

反射具有以下好处：

1. 灵活性：反射允许在运行时动态操作对象和类，这对创建通用框架和库非常有用。
2. 动态代理：反射是动态代理机制的基础，广泛应用于AOP（面向切面编程）、事务管理等领域。
3. 运行时检查：反射可以在运行时检查类的属性和方法，用于序列化、依赖注入等。

典型的应用场景包括：

1. 框架设计：如Spring框架使用反射实现依赖注入、Bean管理等功能。
2. 测试工具：JUnit等测试框架使用反射来调用测试方法和设置测试环境。
3. 动态代理：Java的动态代理机制依赖反射实现，如Java的标准库中的java.lang.reflect.Proxy。

关于动态代理：

【Java】试问：你小汁就是我的代理类吗？（动态代理）-CSDN博客

结语

反射方法繁多，初次学，笔者也晕头转向不知如何运用比较好，姑且先将基础的笔记放在这里，以便日后复看复查。

参考：

黑马Java进阶教程，轻松掌握Java反射原理_哔哩哔哩_bilibili

的应用场景包括：

1. 框架设计：如Spring框架使用反射实现依赖注入、Bean管理等功能。
2. 测试工具：JUnit等测试框架使用反射来调用测试方法和设置测试环境。
3. 动态代理：Java的动态代理机制依赖反射实现，如Java的标准库中的java.lang.reflect.Proxy。

关于动态代理：

【Java】试问：你小汁就是我的代理类吗？（动态代理）-CSDN博客

结语

反射方法繁多，初次学，笔者也晕头转向不知如何运用比较好，姑且先将基础的笔记放在这里，以便日后复看复查。

参考：

黑马Java进阶教程，轻松掌握Java反射原理_哔哩哔哩_bilibili

Java面试满分回答——说说Java的反射机制_哔哩哔哩_bilibili