Java中反射（Reflection）的应用

小咪咪 2022-09-26 02:16 186阅读 0赞

说起我的技术之路不得不提起我的师兄，是他让我开始走上学习知识的道路。我现在刚上大二，大一的第一个学期给我的感觉就是荒废，除了上课什么也没有学到。所以我决心要改变，而我师兄则带领我走上了这一条走不完的学习之路。我很感谢他，现在我很充实，一个学期的学习也让我越发明白学的越多，要学的也越多。

师兄是一个专注于安卓开发的工程师安卓工程师，平时都在图书馆里写代码，所以也不会在学习上给我帮助。但师兄每隔一段时间都会和我当面聊天，每次我都能从师兄口中得知更多新鲜的、我所不知道的知识和技术，从中收获巨大。在我看来，师兄是我的师父，是我的朋友，更是我的男神。而这一篇博客所要讲到的反射应用便是从师兄口中所知，因为好几次师兄都在和我强调它的重要性以及应用后带来的效果。你们我们便一起来看一下到底什么是反射（Reflection）？它有什么用？又有多重要？

--------------------

## 什么是反射 ##

我们都知道，Java是一门面向对象的语言，在Java的世界里万事万物皆是对象。但有那么两个意外在Java中不是面向对象的，那就是基本的数据类型和静态（static）的成员。也就是说除了基本的数据类型和静态（static）的成员之外，Java中其他所有都是对象，我们都可以通过反射机制来调用它们。可能大家会有一些诱惑，那么接下来我给大家解释一下，我们平时所说的对象是通过关键字new出来的，属于静态加载，是一个静态对象；而我们通过反射机制加载的是动态对象。可能同学们又有疑问了，如果说除了基本的数据类型和静态（static）的成员之外Java中其他所有都是对象，那么我们所创建的类、构造方法、成员变量、构造器等都是对象。

反射是指可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods

反射使程序代码能够接入装载到JVM中的类的内部信息，允许在编写与执行时，而不是源代码中选定的类协作的代码，是以开发效率换运行效率的一种手段。这使反射成为构建灵活应用的主要工具。

--------------------

## 反射的作用 ##

*  调用一些私有方法，实现黑科技。比如双卡短信发送、设置状态栏颜色、自动挂电话等
 *  实现序列化与反序列化，比如PO的ORM，Json解析等
 *  实现跨平台兼容，比如JDK中的SocketImpl的实现
 *  通过xml或注解，实现依赖注入(DI)，注解处理，动态代理，单元测试等功能。比如Retrofit、Spring或者Dagger

--------------------

## Object类中有关Reflection的知识 ##

众所周知Java有个Object 类，是所有Java 类的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java 类中被改写的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class 对象。

Class 类十分特殊。它和一般类一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词void。当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class 对象。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class 对象的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），这样是行不通的！因为Class并没有public constructor。

Class是Reflection故事起源。针对任何您想探勘的类，唯有先为它产生一个Class 对象，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。

我们来看一下JDK1.8提供的API Reflection

![这里写图片描述][20160916195720658]

![这里写图片描述][20160916195752523]

![这里写图片描述][20160916200440674]

![这里写图片描述][20160916200533801]

--------------------

## 反射常用的一些接口 ##

*  Member接口： 该接口可以获取有关类成员（域或者方法）后者构造函数的信息
 *  AccessibleObject类： 该类是域(field)对象、方法(method)对象、构造函数(constructor)对象的基础类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认Java 语言访问控制检查的能力
 *  Array类 ： 该类提供动态地生成和访问JAVA数组的方法
 *  Constructor类： 提供一个类的构造函数的信息以及访问类的构造函数的接口
 *  Field类： 提供一个类的域的信息以及访问类的域的接口
 *  Method类： 提供一个类的方法的信息以及访问类的方法的接口
 *  Modifier类： 提供了 static 方法和常量，对类和成员访问修饰符进行解码
 *  Proxy类： 提供动态地生成代理类和类实例的静态方法

--------------------

## Java反射机制提供了如下功能 ##

在运行时判断任意一个对象所属的类  
在运行时构造任意一个类的对象  
在运行时判段任意一个类所具有的成员变量和方法  
在运行时调用任一个对象的方法  
在运行时创建新类对象  
在使用Java的反射功能时，基本首先都要获取类的Class对象，再通过Class对象获取其他的对象。

这里我们先写一个测试类，代码如下：

class Type{  
        public int pubIntField;  
        public String pubStringField;  
        private int prvIntField;  
    
        public Type(){  
            Log("Default Constructor");  
        }  
    
        Type(int arg1, String arg2){  
            pubIntField = arg1;  
            pubStringField = arg2;  
    
            Log("Constructor with parameters");  
        }  
    
        public void setIntField(int val) {  
            this.prvIntField = val;  
        }  
        public int getIntField() {  
            return prvIntField;  
        }  
    
        private void Log(String msg){  
            System.out.println("Type:" + msg);  
        }  
    }

class ExtendType extends Type{   
        public int pubIntExtendField;  
        public String pubStringExtendField;  
        private int prvIntExtendField;  
    
        public ExtendType(){  
            Log("Default Constructor");  
        }     
    
        ExtendType(int arg1, String arg2){        
            pubIntExtendField = arg1;  
            pubStringExtendField = arg2;  
    
            Log("Constructor with parameters");  
        }  
    
        public void setIntExtendField(int field7) {  
            this.prvIntExtendField = field7;  
        }  
        public int getIntExtendField() {  
            return prvIntExtendField;  
        }  
    
        private void Log(String msg){  
            System.out.println("ExtendType:" + msg);  
        }  
    }

### 通过反射机制获取一个Class的对象，主要由三种方法 ###

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。获取类的Class对象有多种方式：

（1）调用getClass

Boolean var1 = true;
 Class<> classType2 = var1.getClass();
 System.out.println(classType2);

输出：class java.lang.Boolean

（2）运用.class 语法

Class<> classType4 = Boolean.class;
 System.out.println(classType4);

输出：class java.lang.Boolean

（3）运用static method Class.forName()

Class<> classType5 = Class.forName("java.lang.Boolean");
 System.out.println(classType5);

输出：class java.lang.Boolean

### 获取类的Fields ###

可以通过反射机制得到某个类的某个属性，然后改变对应于这个类的某个实例的该属性值。JAVA 的Class类提供了几个方法获取类的属性。

public Field\[\] getField(String name) 返回一个 Field 对象，它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定公共成员字段。

public Field\[\] getFields() 返回一个包含某些 Field 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的所有可访问公共字段。

public Field\[\] getDeclaredField(Stringname) 返回一个 Field 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定已声明字段。

// 使用getFields获取属性  
    Field[] fields = classType.getFields(); 
    for (Field f : fields)  {  
        System.out.println(f); 
    }  
    
    System.out.println(); 
    
    // 使用getDeclaredFields获取属性  
    fields = classType.getDeclaredFields(); 
    for (Field f : fields)  {  
        System.out.println(f); 
    }

输出：

public int com.quincy.ExtendType.pubIntExtendField
    public java.lang.String com.quincy.ExtendType.pubStringExtendField
    public int com.quincy.Type.pubIntField
    public java.lang.String com.quincy.Type.pubStringField
    public int com.quincy.ExtendType.pubIntExtendField
    public java.lang.String com.quincy.ExtendType.pubStringExtendField
    private int com.quincy.ExtendType.prvIntExtendField

可见getFields和getDeclaredFields区别：  
getFields返回的是申明为public的属性，包括父类中定义，  
getDeclaredFields返回的是指定类定义的所有定义的属性，不包括父类的。

通过反射机制得到某个类的某个方法，然后调用对应于这个类的某个实例的该方法

### Class类提供了几个方法获取类的方法 ###

public Method\[\] getMethod(String name,Class<> parameterTypes) 
返回一个 Method 对象，它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定公共成员方法。

public Method\[\] getMethods()  
返回一个包含某些 Method 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类或接口（包括那些由该类或接口声明的以及从超类和超接口继承的那些的类或接口）的公共 member 方法。

public Method\[\] getDeclaredMethod(Stringname,Class<> parameterTypes) 返回一个 Method 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定已声明方法。

public Method\[\] getDeclaredMethods() 返回 Method 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。

// 使用getMethods获取函数 
 Class<?> classType = ExtendType.class; 
 Method[] methods = classType.getMethods(); 
 for (Method m : methods) { System.out.println(m); } 
 
 System.out.println(); 
 
 // 使用getDeclaredMethods获取函数 
 methods = classType.getDeclaredMethods(); 
 for (Method m : methods) { System.out.println(m); }

输出：

public void com.quincy.ExtendType.setIntExtendField(int)
    public int com.quincy.ExtendType.getIntExtendField()
    public void com.quincy.Type.setIntField(int)
    public int com.quincy.Type.getIntField()
    public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
    public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
    public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
    public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
    public java.lang.String java.lang.Object.toString()
    public native int java.lang.Object.hashCode()
    public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
    public final native void java.lang.Object.notify()
    public final native void java.lang.Object.notifyAll()
    private void com.quincy.ExtendType.Log(java.lang.String)
    public void com.quincy.ExtendType.setIntExtendField(int)
    public int com.quincy.ExtendType.getIntExtendField()

### 获取类的Constructor ###

通过反射机制得到某个类的构造器，然后调用该构造器创建该类的一个实例

Class类提供了几个方法获取类的构造器。

* public Constructor getConstructor(Class<> parameterTypes) 返回一个 
 Constructor 对象，它反映此 Class 对象所表示的类的指定公共构造方法。
 * public Constructor<>\[\] getConstructors() 返回一个包含某些 Constructor 
 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类的所有公共构造方法。
 * public Constructor getDeclaredConstructor(Class<> parameterTypes) 
 返回一个 Constructor 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定构造方法。
 * public Constructor<>\[\] getDeclaredConstructors() 返回 Constructor 
 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。它们是公共、保护、默认（包）访问和私有构造方法。

// 使用getConstructors获取构造器 
 Constructor<?>[] constructors = classType.getConstructors(); 
 for (Constructor<?> m : constructors) { System.out.println(m); } 
 
 System.out.println(); 
 
 // 使用getDeclaredConstructors获取构造器 
 constructors = classType.getDeclaredConstructors(); 
 for (Constructor<?> m : constructors) { System.out.println(m); }

输出：

public com.quincy.ExtendType()   
    public com.quincy.ExtendType()  
    com.quincy.ExtendType(int,java.lang.String)

### 新建类的实例 ###

通过反射机制创建新类的实例，有几种方法可以创建

调用无自变量ctor

1、调用类的Class对象的newInstance方法，该方法会调用对象的默认构造器，如果没有默认构造器，会调用失败.

Class<> classType = ExtendType.class;
 Object inst = classType.newInstance();
 System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor ExtendType:Default Constructor com.quincy.ExtendType@d80be3

2、调用默认Constructor对象的newInstance方法

Class<> classType = ExtendType.class;
 Constructor<> constructor1 = classType.getConstructor();
 Object inst = constructor1.newInstance();
 System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor ExtendType:Default Constructor com.quincy.ExtendType@1006d75

调用带参数ctor

3、调用带参数Constructor对象的newInstance方法

Constructor<> constructor2 =
 classType.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
 Object inst = constructor2.newInstance(1, "123");
 System.out.println(inst);

输出：

Type:Default Constructor ExtendType:Constructor with parameters com.quincy.ExtendType@15e83f9

### 调用类的函数 ###

通过反射获取类Method对象，调用Field的Invoke方法调用函数。

Class<?> classType = ExtendType.class; 
 Object inst = classType.newInstance(); 
 Method logMethod = classType.getDeclaredMethod("Log", String.class); 
 logMethod.invoke(inst, "test");

输出：

Type:Default Constructor 
 ExtendType:Default Constructor 
 Class com.quincy.ClassT can not access a member of class com.quincy.ExtendType with modifiers "private" 
 
 上面失败是由于没有权限调用private函数，这里需要设置Accessible为true; 
 Class<?> classType = ExtendType.class; 
 Object inst = classType.newInstance(); 
 Method logMethod = classType.getDeclaredMethod("Log", String.class); 
 logMethod.setAccessible(true); 
 logMethod.invoke(inst, "test");

### 设置/获取类的属性值 ###

通过反射获取类的Field对象，调用Field方法设置或获取值

Class<?> classType = ExtendType.class; 
 Object inst = classType.newInstance(); 
 Field intField = classType.getField("pubIntExtendField"); 
 intField.setInt(inst, 100); 
 int value = intField.getInt(inst);

### 动态创建代理类 ###

代理模式：代理模式的作用=为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

代理模式的角色：  
抽象角色：声明真实对象和代理对象的共同接口  
代理角色：代理角色内部包含有真实对象的引用，从而可以操作真实对象。  
真实角色：代理角色所代表的真实对象，是我们最终要引用的对象。

动态代理：  
java.lang.reflect.Proxy Proxy 提供用于创建动态代理类和实例的静态方法，它还是由这些方法创建的所有动态代理类的超类  
InvocationHandler 是代理实例的调用处理程序 实现的接口，每个代理实例都具有一个关联的调用处理程序。对代理实例调用方法时，将对方法调用进行编码并将其指派到它的调用处理程序的 invoke 方法。

动态Proxy是这样的一种类:  
它是在运行生成的类，在生成时你必须提供一组Interface给它，然后该class就宣称它实现了这些interface。你可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然，这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy，它不会替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个handler，由它接管实际的工作。  
在使用动态代理类时，我们必须实现InvocationHandler接口

步骤：

1、定义抽象角色

public interface Subject {
            public void Request();
        }

2、定义真实角色

public class RealSubject implements Subject { 
        @Override
        public void Request() {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println("RealSubject");
        }
    }

3、定义代理角色

public class DynamicSubject implements InvocationHandler { 
    private Object sub;
    public DynamicSubject(Object obj){
    this.sub = obj;
        }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
    throws Throwable {
    // TODO Auto-generated method stub
    System.out.println("Method:"+ method + ",Args:" + args);
    method.invoke(sub, args);
    return null;
        }
    }

4、通过Proxy.newProxyInstance构建代理对象

RealSubject realSub = new RealSubject();
 InvocationHandler handler = new DynamicSubject(realSub);
 Class<?> classType = handler.getClass();
 Subject sub = (Subject)Proxy.newProxyInstance(classType.getClassLoader(), realSub.getClass().getInterfaces(), handler);
 System.out.println(sub.getClass());

5、通过调用代理对象的方法去调用真实角色的方法。

sub.Request();

输出：

class $Proxy0 新建的代理对象，它实现指定的接口
    Method:public abstract void DynamicProxy.Subject.Request(),Args:null
    RealSubject 调用的真实对象的方法

[20160916195720658]: /images/20220717/2becb3d6b98f41b0a50dd7c12d8368ba.png
[20160916195752523]: /images/20220717/ed9c23208c014f84bd2379cf31a331b3.png
[20160916200440674]: /images/20220717/03a753f88aba45d6bf28e9097b0ce813.png
[20160916200533801]: /images/20220717/a85c93d550c44e91ae70b657a24c6e97.png