Java学习笔记——反射（一文读懂什么是反射）

梦里梦外; 2022-11-02 00:01 244阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  反射机制
 *   *  什么是反射，为什么要使用反射？
     *  如何使用反射？
     *   *  获取目标对象类
         *  构造目标类对象
         *   *  获取类的构造器并构建对象
             *  获取类的成员变量
             *  获取并执行类的成员方法

# 反射机制 #

## 什么是反射，为什么要使用反射？ ##

首先先看两个定义

*  框架：半成品软件。可以在框架的基础上进行软件开发，简化编码
 *  反射：将类的各个组成**部分封装为其他对象**，这就是反射机制

反射的一个典型应用就是**框架设计**，在软件开发中，我们希望软件的设计能有更大的适用性。其思想某种程度上与泛型相似，泛型中的思想是：**我们不希望某个方法只适用于某个特定类，而只是希望定义一个规范，使得该方法适用于所有会调用该方法的类**。而反射的思想是：**我们不希望软件的运行依赖某些特定类，而是在软件运行过程中动态地加载所需类**，**最大程度上提高程序的可扩展性**。

⭐️ 反射机制有什么用？

*  **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（服务器跑起来了不能再重新编译）
 *  在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
 *  在运行时获取泛型信息
 *  **在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法**
 *  在运行时处理注解
 *  生成动态代理

1.  说明：如果想要完成对对象的操作，最重要的就是获取.Class类对象，java中也提供了一些获取Class类对象的API接口

## 如何使用反射？ ##

在了解反射机制前，首先需要知道的的是java中一个从写到产生一个实例对象之间经历了什么，过程见如下流程图

![image-20210126101951768][]

**阶段一：源代码阶段**——我们写的`.java`代码经过javac编译后会生成`.class`文件，这一阶段统称为源代码阶段。

**阶段二：Class类对象阶段**——在该阶段，java中的类加载器会将第一阶段得到的`.class`文件加入进入JVM中，同时解析初其**被定义了哪些成员方法，成员变量，构造方法等类**的基本属性，将其存储在内存中，以供使用。在上图中，执行完第二阶段后，系统就可以识别`Person`对象，但我们输入`new Person()`时，系统就不会判断代码为错误。

**阶段三：Runtime运行时**——当我们在代码中使用`new`时，就是将存储在内存中的`Class`类实例化的过程。例如上图中我们就通过`new Person()`方法得到一个实例化`person`对象。

### 获取目标对象类 ###

上文提到，反射最重要的就是动态的获取目标类对象。因此可以预料得到，在上述的三个阶段中，反射都提供了对应的方法来获取类对象，以Person类为例

1.  在Source源代码阶段，**（此时内存中没有Person类）**
    
    `Class.forName("全类名");`：将**字节码文件加载进内存**，返回class对象（**相当于自行把该类加载进入内存，并返回该类**）
    
    ⭐️ **由于这里传入的是字符串，这种方法多用于配置文件**。将类名定义在配置文件中，读取文件**加载类**，该方法最能体现动态性
2.  在Class类对象阶段（**此时内存中已经有Person类**）
    
    `类名.class:`通过类名的**属性.class**属性来获取
    
     *  多用于参数的传递
3.  在运行阶段（**此时已经有了Person的对象实例**）
    
    `对象.getClass():`getClass()方法在Object类中定义的，java为每一个object类都提供了该方法。
    
     *  多用于对象获取字节码的方式。

代码实例如下：

public static void main(String[] args) { 
    	//1.Class.forName("全类名")
      Class cls1 = Class.forName("cn.itcast.domain.Person");	//Class类静态方法
      System.out.println(cls1);
      //2.类名.class
      Class cls2 = Person.class;		//成员属性
      System.out.println(cls2);
      //3.对象.getClass()
      Person p = new Person();
      Class cls3 = p.getClass();		//object的成员方法
      System.out.println(cls3);
      
      // 可以用==来比较三个对象，进而判断其是否是同一个变量（==比较地址，equals比较的是字符类型）
      System.out.println(cls1==cls2);//true
      System.out.println(cls1==cls3);//true
    }

⭐️关于Class类的的说明

*  同一个字节码文件(\*.class)在一次程序运行过程中，**只会被加载一次**，不论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个对象\*\*。但不同的实例类，对应的Class类对象都不相同\*\*。
 *  类加载过程：程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class)结尾；接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于**将某个字节码文件(.class)加载到内存中**。此过程就称为**类的加载**。加载到内存中的类，我们就称为**运行时类**，此运行时类，就作为Class的一个实例(例如这里的Person类)。
 *  Class实例对应着加载到内存中的一个**运行时类（不是类的对象）**。
 *  加载到内存中的运行时类，会**缓存一定的时间**。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

**补充说明**：Java中的可以获取Class实例不光是我们自定义的类`Person`类，也可以是如下可以是如下类型

1.  Class：外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类
2.  Interface：接口
3.  \[\]：数组
4.  enum：枚举
5.  annotation：枚举
6.  primitive type：基本数据类型
7.  void

### 构造目标类对象 ###

当获取到目标类后，java提供了相关的API供我们使用来完成希望的功能

**构造对象时涉及的相关API**

*  `java.lang.Class`：反射的源头
 *  `java.lang.reflect.Method`：可用于获取目标类的方法
 *  `java.lang.reflect.Field`：用于获取目标类的成员变量
 *  `java.lang.reflect.Constructor`：用于获取目标类的构造器

#### 获取类的构造器并构建对象 ####

获取构造方法们；

*  `Constructor<?>[] getConstructors()`：获取所有public的构造方法\*\*（限public修饰）\*\*
 *  `Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)`：获取某个指定参数的构造方法\*\*（限public修饰）\*\*
 *  `Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()`：获取所有构造方法
    
     *  用带Declared方法去访问`private`方法时，需要忽略权限修饰符的安全检查——使用暴力反射。
 *  `Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)`：获取某个指定参数的构造方法

利用构造方法们创建实例化对象

*  使用构造器的`newInstance()`方法构造对象

// 下面的personClass 是person的Class类对象
    // Class personClass = Person.class;
    
    Constructor constructor = new personClass.getConstructor(String.class,int.class);	//获取参数为(String,int)的构造方法
    Constructor[] constructors = new personClass.getConstructor();		//获取所有构造方法，可以通过索引选择
      
    Object person = constructor.newInstance("张三",23);//用该构造方法创建一个新的对象

*  如果使用空参数构造方法创建对象，操作可以简化：Class对象的newInstance方法

Object o = personClass.newInstance();

#### 获取类的成员变量 ####

获取成员变量们；

*  `Field[] getFields()`：获取所有`public`修饰的成员变量
 *  `Field getField(String name)`：获取指定名字的成员变量
 *  `Field[] getDeclaredFields()`：获取所有的成员变量
    
     *  用带Declared方法去访问`private`方法时，需要忽略权限修饰符的安全检查——使用暴力反射。
 *  `Field getDeclaredField(String name)`：获取所指定名字的成员变量

代码实例如下：

Field name = personClass.getDeclaredField("name"); //获取Person类的名为name的变量

获取的变量可以通过`对象.set(对象,新属性)`赋值

name.set(person,"zhangsan");// 设置person对象的name属性值为zhangsan

#### 获取并执行类的成员方法 ####

获取成员方法们；

*  `Method[] getMethods()`：获得所有`public`修饰的成员方法
 *  `Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)`：获得指定参数内容的`public`修饰的成员方法
 *  `Method[] getDeclaredMethods()`：获得所有成员方法
    
     *  用带Declared方法去访问`private`方法时，需要忽略权限修饰符的安全检查——使用暴力反射。
 *  `Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)`：获得指定参数内容的成员方法

Method eat_method = personClass.getMethod("eat");	//获取Person类的名为 eat 的成员方法
    eat_method.invoke(person);		//让person对象执行 eat 方法
    
    
    eat_method2.personClass.getMethod("eat",String.class);	// 获取Person类的 名为eat 参数为 String 的成员方法
    eat_method2.invoke(p,"饭");	// 让person对象执行该成员方法，并设置参数为"饭"
    
    
    Methods[] methods = personClass.getMethods();  // 获取Person类所有public修饰的方法
    // 注意这里会打印出所有方法，包括其父类的方法

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