关于Java反射的详解及实战案例

Bertha 。 2024-03-23 15:38 32阅读 0赞

> 作为Java开发者，你认为反射这个知识点重要程度，在你心里是什么样的呢？
> 
> 以前我也只觉得反射非常重要，但总归是听这个文章说，听那个朋友说，学是学了，但却没怎么应用。
> 
> 当我正式进入到社会当 cv 仔的时候，需要考虑的问题多了，慢慢思考问题了，就觉得反射是个力大无穷的东西，更会感觉反射是个无所不能的东西，**如各种各样的框架的底层，各种各样的拦截器的实现，反射都是其中少不了的一部分**~
> 
> 如果平时着重于开发业务的话，那么确实可能会较少使用到反射机制，但并非是说反射它不重要，反射它是Java 框架的基础勒，可以说木有反射，Java的动态性是会受限的~

文章大致思路：

![format_png][]

编写的过程中，即使书写完已阅读过，但难免可能会出现遗漏，如有发现问题请及时联系修正，非常感谢你的阅读，希望我们都能成为技术道路上的朋友。

## 一、反射是什么？ ##

JAVA 反射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一个方法和属性；这种**动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制**。

不过要想解剖一个类，就要先获取到该类的字节码文件对应的Class类型的对象.

稍后就会讲到~

"**反射之所以被称为框架的灵魂**"，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力，这种能力也就是我们常说的动态性，利用这种性质可以使编写的程序更灵活更通用。

反射机制可以用来：

*  在运行时分析类的能力，如可以构造任意一个类，可以获取任意一个类的全部信息，
 *  在运行时检查对象，如在运行时判断任意一个对象所属的类
 *  实现泛型数组操作代码，因为在运行时可以获取泛型信息
 *  利用Method对象，如我们经常使用的动态代理，就是使用`Method.invoke()`来实现方法的调用。

反射是一种功能强大且复杂的机制，在开发Java工具或框架方面，反射更是不可缺少的一部分。

## 二、Class 对象详解 ##

之前说到了，如果要分析一个类，就必须要获取到该类的字节码文件对应 Class 类型对象。

另外如果有听到`类模板对象`，这个说的其实就是`Class对象`，大家不要误会了。

### 2.1、如何获取到Class对象呢？ ###

得到Class的方式总共有四种：

*  通过对象调用 `getClass()`方法来获取
 *  直接通过`类名.class` 的方式得到
 *  通过 `Class`对象的 `forName()` 静态方法来获取
 *  `Classloader`，通过类加载器进行获取

/**
      * @description:
      * @author: Ning Zaichun
      * @date: 2022年09月15日 22:49
      */
     public class ClassDemo01 {
     
         @Test
         public void test1() throws Exception {
             //1、通过对象调用 getClass() 方法来获取
             //  类型的对象，而我不知道你具体是什么类，用这种方法
             Student student = new Student();
             Class studentClass1 = student.getClass();
             System.out.println(studentClass1);
             // out: class com.nzc.Student
     
             //2、直接通过`类名.class` 的方式得到
             // 任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
             // Class studentClass2 = Student.class;
             Class<?> studentClass2 = Student.class;
             System.out.println(studentClass2);
             // out: class com.nzc.Student
             System.out.println("studentClass1和studentClass2 是否相等==>" + (studentClass1 == studentClass2));
             // studentClass1和studentClass2 是否相等==>true
     
             //3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，使用的最多
             //   但需要抛出或捕获 ClassNotFoundException 异常
             Class<?> studentClass3 = Class.forName("com.nzc.Student");
             System.out.println(studentClass3);
             // out: class com.nzc.Student
             System.out.println("studentClass1和studentClass3 是否相等==>" + (studentClass1 == studentClass3));
             //studentClass1和studentClass3 是否相等==>true
     
             //4、 使用类的加载器：ClassLoader 来获取Class对象
             ClassLoader classLoader = ClassDemo01.class.getClassLoader();
             Class studentClass4 = classLoader.loadClass("com.nzc.Student");
             System.out.println(studentClass4);
             System.out.println("studentClass1和studentClass4 是否相等==>" + (studentClass1 == studentClass4));
             //studentClass1和studentClass4 是否相等==>true
         }
     }
    复制代码

在这四种方式中，最常使用的是第三种方式，第一种都直接new对象啦，完全没有必要再使用反射了；第二种方式也已经明确了类的名称，相当于已经固定下来，失去了一种动态选择加载类的效果；而第三种方式，只要传入一个字符串，这个字符串可以是自己传入的，也可以是写在配置文件中的。

像在学 JDBC 连接的时候，大家肯定都使用过 `Class`对象的 `forName()` 静态方法来获取Class对象，再加载数据库连接对象，但可能那时候只是匆匆而过罢了。

**注意**：不知道大家有没有观察，我把各种方式所获取到的`class`对象，都进行了一番比较，并且结果都为`true`，这是因为**一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例**，为了解释此点，我把类加载过程也简单的做了一个陈述。

### 2.2、类的加载过程 ###

当我们需要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则会经历下面的过程对类进行初始化。

![format_png 1][]

即类的加载 ---> 链接 ---> 初始化三个阶段。

在这里我只着眼于类的加载过程了，想要了解更为详细的，就需要大家去找找资料看看啦~

**加载过程**：

1、在我们进行编译后（javac.exe命令），会生成一个或多个字节码文件（就是项目中编译完会出现的 target 目录下的以.class结尾的文件）

2、接着当我们使用 java.exe 命令对某个字节码文件进行解释运行时。

3、加载过程

*  就相当于将 class 文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构；
 *  并生成一个代表这个类的 `java.lang.Class` 对象，这个加载到内存中的类，我们称为运行时类，此运行时类，就是 `Class`的一个实例，所有需要访问和使用类数据只能通过这个 `Class` 对象。
 *  所谓`Class`对象，也称为**类模板对象**，其实就是 Java 类在 JVM 内存中的一个快照，JVM 将从字节码文件中解析出的常量池、 类字段、类方法等信息存储到模板中，这样 JVM 在运行期便能通过类模板而获 取 Java 类中的任意信息，能够对 Java 类的成员变量进行遍历，也能进行 Java 方法的调用。
 *  反射的机制即基于这一基础。如果 JVM 没有将 Java 类的声明信息存储起来，则 JVM 在运行期也无法进行反射。

4、这个加载的过程还需要类加载器参与，关于类加载器的类型大家可以去了解了解，还有双亲委派机制等，此处我便不再多言

### 2.3、为了更便于记忆的图 ###

![format_png 2][]

（图片说明：为更好的描述JVM中只有一个Class对象，而画下此图，希望通过这张简图，让你记忆更为深刻）

#### 2.4、Class 常用的API ####

**通过 Class 类获取成员变量、成员方法、接口、超类、构造方法等**

*  `getName()`：获得类的完整名字。
 *  `getFields()`：获得类的`public`类型的属性。
 *  `getDeclaredFields()`：获得类的所有属性。包括`private`声明的和继承类
 *  `getMethods()`：获得类的`public`类型的方法。
 *  `getDeclaredMethods()`：获得类的所有方法。包括`private`声明的和继承类
 *  `getMethod(String name, Class[] parameterTypes)`：获得类的特定方法，`name`参数指定方法的名字，`parameterTypes` 参数指定方法的参数类型。
 *  `getConstructors()`：获得类的`public`类型的构造方法。
 *  `getConstructor(Class[] parameterTypes)`：获得类的特定构造方法，`parameterTypes`参数指定构造方法的参数类型。
 *  `newInstance()`：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。

另外就还有反射包下的几个常用的对象`Constructor、Filed、Method`等，分别表示类的构造器、字段属性、方法等等

这些都会在下文慢慢陈述出来~

## 三、获取运行时类完整信息并使用 ##

所谓**运行时类**，就是程序运行时所创建出来的类，你直接理解为通过反射获取到的类也可。大体意思是如此。

在讲述这一小节时，先要理解**Java中一切皆对象**这句话。

我们平常编写一个类，我们会将它称为一个Java对象，但是在反射这里将此概念再次向上抽象了。

类的基本信息：构造方法、成员变量，方法，类上的注解，方法注解，成员变量注解等等，这些都是Java对象，也是证明了`Java中一切皆对象`这句话。

其中`Constructor`就表示构造方法的对象，他包含了构造方法的一切信息，

`Field、Method`等等都是如此。

不要太过于麻烦和重复书写，我将案例中操作的所有相关代码，都放在此处了，案例中的依赖全部基于此。

public interface TestService {
     }
    复制代码

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD, ElementType.FIELD})
     @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
     @Documented
     public @interface MarkAnnotation {
     
         String value() default "";
     
     }
    复制代码

public class Generic<T> {
     }
     
    复制代码

public interface GenericInterface<T> {
     }
     
    复制代码

// TYPE 表示可以标记在类上
     //  PARAMETER 表示可以标记在方法形式参数
     //  METHOD 方法
     //  FIELD 成员属性上
     @Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD, ElementType.FIELD,ElementType.PARAMETER})
     @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 这里表明是运行时注解
     @Documented
     public @interface LikeAnnotation {
     
         String value() default "";
     
     
         String[] params() default {};
     }
    复制代码

[format_png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/af8eb4e04a7e4ae0a7832a7fed6f8d8b.png
[format_png 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/88ad10f16d354967af8022d7e78cc25d.png
[format_png 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/1e47a4709f15401fb924fc6a17c178f4.png