Java中的反射机制详解

反射的简单demo

  1. 声明的原始类
    class Cat {private String name = "猫猫";public int age = 10;public Cat(){}public Cat(String name) {this.name = name;}public void hi() {System.out.println("hi~ " + name);}public void hi() {System.out.println(name + " cry");}
}
  2. src目录下的配置文件re.properties
    classfullpath=com.zhl.Cat
method=hi
  3. 编写反射代码
    public class Reflection01 {public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {// 加载配置文件中的信息Properties properties = new Properties();InputStream inputStream = ReflectionQuestion.class.getClassLoader().getResourceAsStream("re.properties");properties.load(inputStream);String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath");String methodName = properties.getProperty("method");// 使用反射创建对象Class<?> aClass = Class.forName(classfullpath);Object o = aClass.newInstance();System.out.println(o.getClass());// 通过反射获取成员方法Method method = aClass.getMethod(methodName);method.invoke(o);// 通过反射获取成员变量（不能获取私有的）Field ageField = aClass.getField("age");System.out.println(ageField.get(o));// 通过反射获取构造器// 无参Constructor<?> constructor = aClass.getConstructor();System.out.println(constructor);// 有参Constructor<?> constructor2 = aClass.getConstructor(String.class);System.out.println(constructor2);}
}

反射机制和传统调用方法的对比

public class Reflection02 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException {m1();m2();}// 传统方法：直接创建对象public static void m1() {Cat cat = new Cat();long begin = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 1000000; i++) {cat.hi();}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("传统方案耗时：" + (end - begin) + "ms");}// 反射机制调用方法public static void m2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {Class<?> aClass = Class.forName("com.zhl.Cat");// 无参构造Constructor<?> constructor = aClass.getConstructor();// 关闭访问检查的开关constructor.setAccessible(true);Object o = constructor.newInstance();Method method = aClass.getMethod("hi");method.setAccessible(true);long begin = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 1000000; i++) {method.invoke(o);}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("使用反射方案耗时：" + (end - begin) + "ms");}
}

反射的优点和缺点：

  • 优点：可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活。
  • 缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。

Class类

Class类的对象不是new出来的，是系统创建的，在类加载阶段生成的。
对于某个类的Class类对象，类只加载一次，在内存中只有一份。
每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成。

  • 已知一个类的全类名 ，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取
    • 应用场景：通过配置文件读取类的全路径，加载类
    String className;
Class<?> clazz = Class.forName(className);
  • 若已知具体的类，通过 类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高
    • 应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象
    Class<Cat> cat = Cat.class;
  • 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，实例：
    • 应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象
    // 运行类型
Class clazz = 对象.getClass();
  • 其他方式
    获取类加载器，加载指定类 。
    ClassLoader loader = 类.class.getClassLoader();	
Class<?> clazz = loader.loadClass("com.zhl.Cat");

类加载

  • 基本说明
    反射机制是 java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载。

    1. 静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错。
      依赖性太强
    2. 动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，则不报错。
      降低了依赖性
    3. 举例说明 （伪代码）
    String key = scan.next();
switch(key) {case "1" : Dog dog = new Dog();dog.hi();break;case "2":Class<?> clazz = Class.forName("Person");Object o = clazz.newInstance();Method methodName = clazz.getMethod("hi");method.invoke(o);break;default:break;
}

    注意这段代码中，并没有创建 Dog 和Person类（当前module中没有Dog或Person类），但是编译时，只会报 Dog 类没有创建，而Person类并没有监测出来是否被创建，只有真正被执行到这行代码时才会被加载，判断是否创建过Person类。

  • 类加载时机

    1. 当创建对象时(new)
    2. 当子类被加载时,父类也加载
    3. 调用类中的静态成员时
    4. 通过反射（动态加载）

    关于JVM的类加载可参考https://blog.csdn.net/m0_72406127/article/details/137058092?spm=1001.2014.3001.5501

通过反射获取类的结构信息

  • java.lang.Class类

    1. getName:获取全类名
    2. getSimpleName:获取简单类名
    3. getFields:获取所有public修饰的属性,包含本类以及父类的
    4. getDeclaredFields:获取本类中所有属性
    5. getMethods：获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
    6. getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
    7. getConstructors:获取所有public修饰的构造器,包含本类
    8. getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
    9. getPackage:以Package形式返回包信息
    10. getSuperClass:以Class形式返回父类信息
    11. getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
    12. getAnnotations:以Annotation[]形式返回注解信息

  • java.lang.reflect.Field类

    1. getModifiers: 以int形式返回修饰符
      默认修饰符是0，public 是 1，private 是 2，protected 是 4，static 是 8 ，final是 16，多个不同的修饰符可以相加
    2. getType:以Class形式返回类型
    3. getName：返回属性名

  • java.lang.reflect.Method类

    1. getModifiers：以int 形式返回修饰符
    2. getName：返回方法名
    3. getReturnType:以Class形式获取 返回类型
    4. getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

  • java.lang.reflect.Constructor类

    1. getModifiers: 以int形式返回修饰符
    2. getName:返回构造器名(全类名)
    3. getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

通过反射创建对象

  • 方式一：调用类中的publi 修饰的无参构造器
  • 方式二：调用类中的指定构造器
  • Class类相关方法
    • newlnstance：调用类中的无参构造器，获取对应类的对象
    • getConstructor(Class…clazz)：根据参数列表，获取对应的public构造器对象
    • getDeclaredConstructor(Class…clazz)：根据参数列表，获取对应的所有构造器 对象
  • Constructor类相关方法
    • setAccessible: 设为true，可以访问private修饰的构造器
    • newinstance(Object…obj): 调用构造器

在构造器/方法/属性中使用 getDeclaredXxx方法可以获取本类中的所有构造器/方法/属性，
通过setAccessible()方法，设置参数为true，关闭访问检查的开关，就可以直接访问和修改被 private 修饰的构造器/方法/属性。

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