一、什么是java反射？

在java的面向?qū)ο缶幊踢^(guò)程中，通常我們需要先知道一個(gè)Class類，然后new 類名()方式來(lái)獲取該類的對(duì)象。也就是說(shuō)我們需要在寫代碼的時(shí)候（編譯期或者類加載之前）就知道我們要實(shí)例化哪一個(gè)類，運(yùn)行哪一個(gè)方法，這種通常被稱為靜態(tài)的類加載。

但是在有些場(chǎng)景下，我們事先是不知道我們的代碼的具體行為的。比如，我們定義一個(gè)服務(wù)任務(wù)工作流，每一個(gè)服務(wù)任務(wù)都是對(duì)應(yīng)的一個(gè)類的一個(gè)方法。

• 服務(wù)任務(wù)B執(zhí)行哪一個(gè)類的哪一個(gè)方法，是由服務(wù)任務(wù)A的執(zhí)行結(jié)果決定的
• 服務(wù)任務(wù)C執(zhí)行哪一個(gè)類的哪一個(gè)方法，是由服務(wù)任務(wù)A和B的執(zhí)行結(jié)果決定的
• 并且用戶不希望服務(wù)任務(wù)的功能在代碼中寫死，希望通過(guò)配置的方式根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的程序，條件本身也是變化的

面對(duì)這個(gè)情況，我們就不能用代碼new 類名()來(lái)實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)槟悴恢烙脩艟唧w要怎么做配置，這一秒他希望服務(wù)任務(wù)A執(zhí)行Xxxx類的x方法，下一秒他可能希望執(zhí)行Yyyy類的y方法。當(dāng)然你也可以說(shuō)提需求嘛，用戶改一次需求，我改一次代碼。這種方式也能需求，但對(duì)于用戶和程序員個(gè)人而言都是痛苦，那么有沒(méi)有一種方法在運(yùn)行期動(dòng)態(tài)的改變程序的調(diào)用行為的方法呢？這就是要為大家介紹的“java反射機(jī)制”。

那么java的反射機(jī)制能夠做那些事呢？大概是這樣幾種：

• 在程序運(yùn)行期動(dòng)態(tài)的根據(jù)package名.類名實(shí)例化類對(duì)象
• 在程序運(yùn)行期動(dòng)態(tài)獲取類對(duì)象的信息，包括對(duì)象的成本變量和方法
• 在程序運(yùn)行期動(dòng)態(tài)使用對(duì)象的成員變量屬性
• 在程序運(yùn)行期動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)象的方法（私有方法也可以調(diào)用）

二、Hello World

先入個(gè)門，大佬可以略過(guò)這一段。我們定義一個(gè)類叫做Student

package com.zimug.java.reflection;
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;   //這里是private
    public void dinner(){
        System.out.println("吃晚餐！");
    }
    private void sleep(int minutes){   //private修飾符
        System.out.println("睡" + minutes + "分鐘");
    }
}

如果不用反射的方式，我相信只要學(xué)過(guò)java的朋友肯定會(huì)調(diào)用dinner方法

Student student = new Student();
student.dinner();

如果是反射的方式我們?cè)撛趺凑{(diào)用呢？

//獲取Student類信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//對(duì)象實(shí)例化
Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//根據(jù)方法名獲取并執(zhí)行方法
Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打?。撼酝聿停?

通過(guò)上面的代碼我們看到，com.zimug.java.reflection.Student類名和dinner方法名是字符串。既然是字符串我們就可以通過(guò)配置文件，或數(shù)據(jù)庫(kù)、或什么其他的靈活配置方法來(lái)執(zhí)行這段程序了。這就是反射最基礎(chǔ)的使用方式。

三、類加載與反射關(guān)系

java的類加載機(jī)制還是挺復(fù)雜的，我們這里為了不混淆重點(diǎn)，只為大家介紹和“反射”有關(guān)系的一部分內(nèi)容。

java執(zhí)行編譯的時(shí)候?qū)ava文件編譯成字節(jié)碼class文件,類加載器在類加載階段將class文件加載到內(nèi)存，并實(shí)例化一個(gè)java.lang.Class的對(duì)象。比如對(duì)于Student類在加載階段會(huì)有如下動(dòng)作：

• 在內(nèi)存(方法區(qū)或叫代碼區(qū))中實(shí)例化一個(gè)Class對(duì)象，注意是Class對(duì)象不是Student對(duì)象
• 一個(gè)Class類（字節(jié)碼文件）對(duì)應(yīng)一個(gè)Class對(duì)象，并且只有一個(gè)
• 該Class對(duì)象保存了Student類的基礎(chǔ)信息，比如這個(gè)Student類有幾個(gè)字段（Filed）？有幾個(gè)構(gòu)造方法（Constructor）？有幾個(gè)方法（Method）？有哪些注解（Annotation）？等信息

有了上面的關(guān)于Student類的基本信息對(duì)象（java.lang.Class對(duì)象）,在運(yùn)行期就可以根據(jù)這些信息來(lái)實(shí)例化Student類的對(duì)象。

• 在運(yùn)行期你可以直接new一個(gè)Student對(duì)象
• 也可以使用反射的方法構(gòu)造一個(gè)Student對(duì)象

但是無(wú)論你new多少個(gè)Student對(duì)象，不論你反射構(gòu)建多少個(gè)Student對(duì)象，保存Student類信息的java.lang.Class對(duì)象都只有一個(gè)。下面的代碼可以證明。

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
Class cls2 = new Student().getClass();
System.out.println(cls == cls2); //比較Class對(duì)象的地址，輸出結(jié)果是true

四、操作反射的java類

了解了上面的這些基礎(chǔ)信息，我們就可以更深入學(xué)習(xí)反射類相關(guān)的類和方法了：

java.lang.Class: 代表一個(gè)類

java.lang.reflect.Constructor: 代表類的構(gòu)造方法

java.lang.reflect.Method: 代表類的普通方法

java.lang.reflect.Field: 代表類的成員變量

Java.lang.reflect.Modifier: 修飾符，方法的修飾符，成員變量的修飾符。

java.lang.annotation.Annotation：在類、成員變量、構(gòu)造方法、普通方法上都可以加注解

4.1.獲取Class對(duì)象的三種方法

Class.forName()方法獲取Class對(duì)象

/**
* Class.forName方法獲取Class對(duì)象，這也是反射中最常用的獲取對(duì)象的方法，因?yàn)樽址畟鲄⒃鰪?qiáng)了配置實(shí)現(xiàn)的靈活性
*/
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");

類名.class獲取Class對(duì)象

/**
* `類名.class`的方式獲取Class對(duì)象
*/
Class clz = User.class;

類對(duì)象.getClass()方式獲取Class對(duì)象

/**
* `類對(duì)象.getClass()`方式獲取Class對(duì)象
*/
User user = new User();
Class clazz = user.getClass();

雖然有三種方法可以獲取某個(gè)類的Class對(duì)象，但是只有第一種可以被稱為“反射”。

4.2.獲取Class類對(duì)象的基本信息

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//獲取類的包名+類名
System.out.println(cls.getName());          //com.zimug.java.reflection.Student
//獲取類的父類
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//這個(gè)類型是不是一個(gè)注解？
System.out.println(cls.isAnnotation());     //false
//這個(gè)類型是不是一個(gè)枚舉？
System.out.println(cls.isEnum());      //false
//這個(gè)類型是不是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型？
System.out.println(cls.isPrimitive()); //false

Class類對(duì)象信息中幾乎包括了所有的你想知道的關(guān)于這個(gè)類型定義的信息，更多的方法就不一一列舉了。還可以通過(guò)下面的方法

獲取Class類對(duì)象代表的類實(shí)現(xiàn)了哪些接口： getInterfaces()

獲取Class類對(duì)象代表的類使用了哪些注解： getAnnotations()

4.3. 獲得Class對(duì)象的成員變量

結(jié)合上文中的Student類的定義理解下面的代碼

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName
}
fields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName 換行  age
}

getFields()方法獲取類的非私有的成員變量，數(shù)組，包含從父類繼承的成員變量

getDeclaredFields方法獲取所有的成員變量，數(shù)組，但是不包含從父類繼承而來(lái)的成員變量

4.4.獲取Class對(duì)象的方法

getMethods() : 獲取Class對(duì)象代表的類的所有的非私有方法，數(shù)組，包含從父類繼承而來(lái)的方法

getDeclaredMethods() : 獲取Class對(duì)象代表的類定義的所有的方法，數(shù)組，但是不包含從父類繼承而來(lái)的方法

getMethod(methodName): 獲取Class對(duì)象代表的類的指定方法名的非私有方法

getDeclaredMethod(methodName): 獲取Class對(duì)象代表的類的指定方法名的方法

        Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
        Method[] methods = cls.getMethods();
        System.out.println("Student對(duì)象的非私有方法");
        for (Method m : methods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method[] allMethods = cls.getDeclaredMethods();
        System.out.println("Student對(duì)象的所有方法");
        for (Method m : allMethods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method dinnerMethod = cls.getMethod("dinner");
        System.out.println("dinner方法的參數(shù)個(gè)數(shù)" + dinnerMethod.getParameterCount());
        Method sleepMethod = cls.getDeclaredMethod("sleep",int.class);
        System.out.println("sleep方法的參數(shù)個(gè)數(shù)" + sleepMethod.getParameterCount());
        System.out.println("sleep方法的參數(shù)對(duì)象數(shù)組" + Arrays.toString(sleepMethod.getParameters()));
        System.out.println("sleep方法的參數(shù)返回值類型" + sleepMethod.getReturnType());

上面代碼的執(zhí)行結(jié)果如下：

Student對(duì)象的非私有方法
dinner,wait,wait,wait,equals,toString,hashCode,getClass,notify,notifyAll,  end
Student對(duì)象的所有方法
dinner,sleep,  end
dinner方法的參數(shù)個(gè)數(shù)0
sleep方法的參數(shù)個(gè)數(shù)1
sleep方法的參數(shù)對(duì)象數(shù)組[int arg0]
sleep方法的參數(shù)返回值類型void

可以看到getMethods獲取的方法中包含Object父類中定義的方法，但是不包含本類中定義的私有方法sleep。另外我們還可以獲取方法的參數(shù)及返回值信息：

獲取參數(shù)相關(guān)的屬性：

• 獲取方法參數(shù)個(gè)數(shù)：getParameterCount()
• 獲取方法參數(shù)數(shù)組對(duì)象：getParameters() ，返回值是java.lang.reflect.Parameter數(shù)組

獲取返回值相關(guān)的屬性

• 獲取方法返回值的數(shù)據(jù)類型：getReturnType()

4.5.方法的調(diào)用

實(shí)際在上文中已經(jīng)演示了方法的調(diào)用，如下invoke調(diào)用dinner方法

Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打?。撼酝聿?！

dinner方法是無(wú)參的，那么有參數(shù)的方法怎么調(diào)用?看看invoke方法定義，第一個(gè)參數(shù)是Method對(duì)象，無(wú)論后面Object... args有多少參數(shù)就按照方法定義依次傳參就可以了。

public Object invoke(Object obj, Object... args)

4.6.創(chuàng)建類的對(duì)象(實(shí)例化對(duì)象)

//獲取Student類信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//對(duì)象實(shí)例化
Student student = (Student)cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//下面的這種方法是已經(jīng)Deprecated了，不建議使用。但是在比較舊的JDK版本中仍然是唯一的方式。
//Student student = (Student)cls.newInstance();

五、反射的常用場(chǎng)景

通過(guò)配置信息調(diào)用類的方法

結(jié)合注解實(shí)現(xiàn)特殊功能

按需加載jar包或class

5.1. 通過(guò)配置信息調(diào)用類的方法

將上文的hello world中的代碼封裝一下，你知道類名className和方法名methodName是不是就可以調(diào)用方法了？至于你將className和 methodName配置到文件，還是nacos，還是數(shù)據(jù)庫(kù)，自己決定吧！

public void invokeClassMethod(String className,String methodName) throws ClassNotFoundException, 
            NoSuchMethodException, 
            InvocationTargetException, 
            InstantiationException, 
            IllegalAccessException {
        //獲取類信息
        Class cls = Class.forName(className);
        //對(duì)象實(shí)例化
        Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //根據(jù)方法名獲取并執(zhí)行方法
        Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod(methodName);
        dinnerMethod.invoke(obj);
}

5.2.結(jié)合注解實(shí)現(xiàn)特殊功能

大家如果學(xué)習(xí)過(guò)mybatis plus都應(yīng)該學(xué)習(xí)過(guò)這樣的一個(gè)注解TableName，這個(gè)注解表示當(dāng)前的實(shí)體類Student對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的哪一張表。如下問(wèn)代碼所示，Student所示該類對(duì)應(yīng)的是t_student這張表。

@TableName("t_student")
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;
}

下面我們自定義TableName這個(gè)注解

@Target(ElementType.TYPE)  //表示TableName可作用于類、接口或enum Class, 或interface
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //表示運(yùn)行時(shí)由JVM加載
public @interface TableName {
       String value() ;   //則使用@TableName注解的時(shí)候： @TableName(”t_student”);
}

有了這個(gè)注解，我們就可以掃描某個(gè)路徑下的java文件，至于類注解的掃描我們就不用自己開發(fā)了，引入下面的maven坐標(biāo)就可以

<dependency>
    <groupId>org.reflections</groupId>
    <artifactId>reflections</artifactId>
    <version>0.9.10</version>
</dependency>

看下面代碼：先掃描包，從包中獲取標(biāo)注了TableName注解的類，再對(duì)該類打印注解value信息

// 要掃描的包
String packageName = "com.zimug.java.reflection";
Reflections f = new Reflections(packageName);
// 獲取掃描到的標(biāo)記注解的集合
Set<Class<?>> set = f.getTypesAnnotatedWith(TableName.class);
for (Class<?> c : set) {
// 循環(huán)獲取標(biāo)記的注解
TableName annotation = c.getAnnotation(TableName.class);
// 打印注解中的內(nèi)容
System.out.println(c.getName() + "類，TableName注解value=" + annotation.value());

輸出結(jié)果是：

com.zimug.java.reflection.Student類，TableName注解value=t_student

有的朋友會(huì)問(wèn)這有什么用？這有大用處了。有了類定義與數(shù)據(jù)庫(kù)表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，你還能通過(guò)反射獲取類的成員變量，之后你是不是就可以根據(jù)表明t_student和字段名nickName，age構(gòu)建增刪改查的SQL了？全都構(gòu)建完畢，是不是就是一個(gè)基礎(chǔ)得Mybatis plus了？

反射和注解結(jié)合使用，可以演化出許許多多的應(yīng)用場(chǎng)景，特別是在框架代碼實(shí)現(xiàn)方面。等待你去發(fā)覺(jué)??！

5.3.按需加載jar包或class

在某些場(chǎng)景下，我們可能不希望JVM的加載器一次性的把所有classpath下的jar包裝載到JVM虛擬機(jī)中，因?yàn)檫@樣會(huì)影響項(xiàng)目的啟動(dòng)和初始化效率，并且占用較多的內(nèi)存。我們希望按需加載，需要用到哪些jar，按照程序動(dòng)態(tài)運(yùn)行的需求取加載這些jar。

把jar包放在classpath外面，指定加載路徑，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載。

//按路徑加載jar包
File file = new File("D:/com/zimug/commons-lang3.jar");
URL url = file.toURI().toURL();
//創(chuàng)建類加載器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
Class cls = classLoader.loadClass("org.apache.commons.lang3.StringUtils");

同樣的把.class文件放在一個(gè)路徑下，我們也是可以動(dòng)態(tài)加載到的

//java的.class文件所在路徑
File file = new File("D:/com/zimug");
URL url = file.toURI().toURL();
//創(chuàng)建類加載器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
//加載指定類，package全路徑
Class<?> cls = classLoader.loadClass("com.zimug.java.reflection.Student");

類的動(dòng)態(tài)加載能不能讓你想到些什么？是不是可以實(shí)現(xiàn)代碼修改，不需要重新啟動(dòng)web容器？對(duì)的，就是這個(gè)原理，因?yàn)橐粋€(gè)類的Class對(duì)象只有一個(gè)，所以不管你重新加載多少次，都是使用最后一次加載的class對(duì)象（上文講過(guò)哦）。

六、反射的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：自由，使用靈活，不受類的訪問(wèn)權(quán)限限制?？梢愿鶕?jù)指定類名、方法名來(lái)實(shí)現(xiàn)方法調(diào)用，非常適合實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活配置。在框架開發(fā)方面也有非常廣泛的應(yīng)用，特別是結(jié)合注解的使用。

缺點(diǎn)：

• 也正因?yàn)榉瓷洳皇茴惖脑L問(wèn)權(quán)限限制，其安全性低，很大部分的java安全問(wèn)題都是反射導(dǎo)致的。
• 相對(duì)于正常的對(duì)象的訪問(wèn)調(diào)用，反射因?yàn)榇嬖陬惡头椒ǖ膶?shí)例化過(guò)程，性能也相對(duì)較低
• 破壞java類封裝性，類的信息隱藏性和邊界被破壞

言盡于此，限于筆者的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可能有不嚴(yán)謹(jǐn)之處，歡迎大家討論與指正！期待您的關(guān)注，我將持續(xù)帶來(lái)更哇塞的作品,希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論