Java中反射reflect的基礎(chǔ)知識(shí)講解
前言
Java中的反射,它算是Java當(dāng)中非常底層的一個(gè)技術(shù)。平時(shí)我們我們用得不多,實(shí)際上它也的確非常復(fù)雜同時(shí)也難以理解,但是涉及到底層的東西Java都給我們封裝好了,我們直接拿來調(diào)用即可,所以我們操作起來就很簡(jiǎn)單,這也是Java封裝性的一個(gè)體現(xiàn)。
理解反射
反射是java中提供的一種機(jī)制,它允許我們?cè)诔绦蜻\(yùn)行的時(shí)候,動(dòng)態(tài)獲取一個(gè)類中的基本信息,并且可以調(diào)用類中的屬性、方法、構(gòu)造器。
我們以往遵循的都是面向?qū)ο蟮木幊趟枷?,現(xiàn)實(shí)生活中,先存在了很多對(duì)象,它們有相同的特征,相同的行為,我們就把它們歸為一類,從一類對(duì)象中抽取出來的公有的特征行為以及抽象描述,用來描述一組對(duì)象,我們就把這一組對(duì)象抽象成一個(gè)類。在程序中,我們是先定義好一個(gè)類,進(jìn)而去new出一個(gè)該類的對(duì)象。
而反射卻不同,它是對(duì)于Java中對(duì)于類型的抽象,是對(duì)8種基本類型以及3種引用類型(類、接口、數(shù)組)的抽象?;绢愋偷姆瓷湮覀兒苌儆懻?,這里我們主要討論類的反射,它是最基礎(chǔ)最核心的。
反射機(jī)制可以認(rèn)為是用來描述一組類的。
Java中的反射大致可以分為幾個(gè)大的模塊:
- Class 用來描述類本身
- Package 用來描述類所屬的包
- Field 用來描述類中的屬性
- Method 用來描述類中的方法
- Constructor 用來描述類中的構(gòu)造方法
- Annotation 用來描述類中的注解(暫不討論)
Java中反射的入口:(Class)
它是java.lang包下的一個(gè)類,不需要導(dǎo)入即可使用,之所以說它是反射的入口,是因?yàn)槲覀兯械姆瓷洳僮鳎ò▽?duì)屬性、方法、構(gòu)造方法、注解)的全部操作,都是基于類來完成的。我們可以認(rèn)為類包含了屬性、方法、構(gòu)造方法、注解等,但是Java中為它們單獨(dú)定義了類(這些類都在java.lang.reflect包下),以此更好地描述這些類成員。
如何獲取Class(3種方式):
- Class.forName(“類的全限定名”);
這種方式最靈活,但缺點(diǎn)是需要處理一個(gè)編譯時(shí)異常ClassNotFoundException,并且它不適用于數(shù)組的Class以及基本類型的Class獲取
- 類名.class
這種方式最通用,它可以獲取到任何類型(包括基本類型)的Class
- 對(duì)象.getClass()
這種方式依賴于對(duì)象,所以它不適用于接口和抽象類的Class獲取
Class中的常用方法
- int modifiers = getModifiers() 獲取類的修飾符(權(quán)限 特征)
每一個(gè)修飾符,用一個(gè)整數(shù)來進(jìn)行表示,它們的數(shù)值剛好是二進(jìn)制中每一位上所代表的數(shù)字,這樣的好處是多個(gè)修飾符的數(shù)字進(jìn)行累加后的結(jié)果可以反推出所有的修飾符。它是通過按位與然后判斷結(jié)果是否為0來做到的,例如:
public static boolean isPrivate(int mod) { return (mod & PRIVATE) != 0; }
PRIVATE是java.lang.reflect.Modifier類中定義的int類型的靜態(tài)常量,它的值為2,而PUBLIC的值為1,如果getModifiers()方法算出的修飾符數(shù)字為3(代表它是PUBLIC+PRIVATE修飾的),通過按位與,0011&0010得到的結(jié)果是0010,結(jié)果不為0,說明它是包含了PRIVATE修飾符的。
Modifier修飾符數(shù)值參照表:
修飾符 | 數(shù)值 |
public | 1 |
private | 2 |
protected | 4 |
static | 8 |
final | 16 |
synchronized | 32 |
volatile | 64 |
transient | 128 |
native | 256 |
interface | 512 |
abstract | 1024 |
strictfp | 2048 |
- String name = getName();獲取類的全限定名
- String simpleName = getSimpleName();獲取類的簡(jiǎn)單名
- String packageName = getPackage();獲取包
- Class sclazz = getSuperClass();獲取超類(父類)
- Class[] classes = getInterface();獲取該類實(shí)現(xiàn)的所有接口
- Object obj = newInstance();默認(rèn)調(diào)用無參數(shù)構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象
- Field f = getField(“屬性名”); Field[] fs = getFields(); 如上的兩個(gè)方法只能獲取公有的屬性 但是包含繼承過來的父類屬性
- getDeclaredField(“屬性”); Field[] fs = getDeclaredFields(); 如上的兩個(gè)方法能獲取公有的和私有的屬性 但是只能獲取本類中的屬性
- boolean = c2.isAssignableFrom(c1) 判斷c2代表的類型是不是c1代表的類型的父類型
- Class[] = getClasses(); 獲取類中的內(nèi)部類
利用Java反射,修改字符串的值
早期學(xué)習(xí)String的時(shí)候,我們說字符串是不可變的,它的底層是私有的final修飾的字符數(shù)組:
private final char value[];
字符串的不可變特性體現(xiàn)在長(zhǎng)度和內(nèi)容上:
- 長(zhǎng)度:是一個(gè)final修飾的字符數(shù)組,數(shù)組本身長(zhǎng)度不可改變,final修飾以后,它的引用不可以再指向新的對(duì)象。
- 內(nèi)容:它是String類中的私有成員屬性,外部不可以訪問到,同時(shí)它并沒有提供共有的直接操作value[]數(shù)組的方法,所以我們?cè)赟tring類的外部,無法修改一個(gè)字符串的字面值。
但是學(xué)了反射以后,反射可以屏蔽掉private的作用,類中的所有屬性,我們都可以操作,雖然它是final修飾的,但我們可以修改value數(shù)組中存放的元素。
雖然修改私有屬性是強(qiáng)烈不推薦的,但反射確確實(shí)實(shí)可以做到:
import java.lang.reflect.Field; public class ChangeStringValue { public static void main(String[] args) { String str = "hello"; Class<?> clazz = String.class; try { Field field = clazz.getDeclaredField("value"); field.setAccessible(true); //獲取str對(duì)象中的value數(shù)組 char[] value = (char[])field.get(str); value[0] = 'w'; value[1] = 'o'; value[2] = 'r'; value[3] = 'l'; value[4] = 'd'; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(str);//world } }
課后練習(xí)
1.通過反射的方式實(shí)現(xiàn)
class User{ protected int id;//id號(hào) public String name; //用戶名 private String password;//密碼 boolean checkName(String name){//實(shí)現(xiàn)代碼} public User getName(String name){//實(shí)現(xiàn)代碼} public void doSomething(){//實(shí)現(xiàn)代碼} public void doSomething(String name,String password){//實(shí)現(xiàn)代碼} public void doSomething(int id,String name,String password){//實(shí)現(xiàn)代碼} }
a)查詢?cè)揢ser對(duì)象包含哪些屬性,屬性的名字,訪問修飾符等信息。 修改某個(gè)屬性的值,獲取某個(gè)屬性的值。
class User { protected int id;// id號(hào) public String name; // 用戶名 private String password;// 密碼 boolean checkName(String name) {// 實(shí)現(xiàn)代碼 if("tom".equals(name) || "admin".equals(name)) return true; else return false; } public String getName() {// 實(shí)現(xiàn)代碼 return name; } public String toString() { return "id="+id+",name="+name+",password="+password; } public void doSomething() {// 實(shí)現(xiàn)代碼 System.out.println("hello world"); } public void doSomething(String name, String password) {// 實(shí)現(xiàn)代碼 System.out.println("name="+name+",password="+password); } public void doSomething(int id, String name, String password) {// 實(shí)現(xiàn)代碼 System.out.println("id="+id+",name="+name+",password="+password); } }
public class Test1 { public static void main(String[] args) { String className = "com.briup.day17.que01.User"; int id = 0; User u = null; try { Class c = Class.forName(className); u = (User)c.newInstance(); Field[] fields = c.getDeclaredFields(); for(Field f:fields) { int mod = f.getModifiers(); String modifiers = Modifier.toString(mod); System.out.println(modifiers); if(Modifier.isPrivate(mod)) { //如果是私有屬性,把它的訪問權(quán)限設(shè)置為true f.setAccessible(true); } String fieldName = f.getName(); System.out.println(fieldName); //給屬性賦值 Class<?> fieldType = f.getType(); if(fieldType == int.class) { //說明它是id f.set(u, ++id); }else if(fieldType == String.class){ if("name".equals(fieldName)) { f.set(u, "tom"+id); }else if("password".equals(fieldName)) { f.set(u, "123"+id); } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("==賦值以后的User對(duì)象=="); System.out.println(u); } }
b)查詢?cè)揢ser對(duì)象包含哪些方法,方法的名字,訪問修飾符,返回值,參數(shù)等信息。 通過反射調(diào)用某個(gè)方法。
public class Test2 { public static void main(String[] args) { //只調(diào)用了它的無參方法 String className = "com.briup.day17.que01.User"; User u = null; try { Class<?> c = Class.forName(className); u = (User)c.newInstance(); Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); for(Method m:methods) { int mod = m.getModifiers(); String modifiers = Modifier.toString(mod); System.out.println(modifiers); if(Modifier.isPrivate(mod)) { m.setAccessible(true); } Class<?> mreturnType = m.getReturnType(); System.out.println(mreturnType.getSimpleName()); String mName = m.getName(); System.out.println(mName); Parameter[] parameters = m.getParameters(); System.out.println(Arrays.toString(parameters)); Object obj = null; if(parameters.length == 0) { //說明它是無參的 if(Modifier.isStatic(mod)) { //靜態(tài)的 obj = m.invoke(null); }else { obj = m.invoke(u); } System.out.println("無參方法"+mName+"執(zhí)行后的結(jié)果"+obj); } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
2.定義一個(gè)person類,包含name,age屬性,提供無參,全參構(gòu)造器,get/set方法,toString方法 使用反射的方式創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例,調(diào)用構(gòu)造器初始化name,age,使用反射的方式調(diào)用setName方法對(duì)名稱進(jìn)行賦值,不使用setAge方法直接使用反射方式對(duì)age賦值
import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; public class TestMain { public static void main(String[] args) throws Exception { String initName = "tom"; Integer initAge = 18; String reName = "小張"; Integer reAge = 12; String className = "com.briup.day17.que02.Person"; Class<?> c = Class.forName(className); Class<?>[] parameterTypes = {String.class,Integer.class}; Constructor<?> constructor = c.getConstructor(parameterTypes); Object[] initargs = {initName,initAge}; Person p = (Person)constructor.newInstance(initargs); System.out.println("初始化后"+p); //使用反射的方式調(diào)用setName方法對(duì)名稱進(jìn)行賦值 Method m = c.getDeclaredMethod("setName", String.class); m.invoke(p, reName); Field f = c.getDeclaredField("age"); f.setAccessible(true); f.set(p, reAge); System.out.println("改值以后"+p); } }
3.選做題
已有map<String,String> map = new HashMap<>();
map.put(“student”,“學(xué)生類的全路徑名”);
map.put(“teacher”,“老師類的全路徑名”);
初始化一個(gè)對(duì)象池(可選用map<String name,Object o>
? 池子:存儲(chǔ)容器。
? 根據(jù)map中的鍵創(chuàng)建對(duì)象,并放入池子中。
創(chuàng)建一個(gè)方法 可根據(jù)String name 通過反射創(chuàng)建對(duì)象。
創(chuàng)建一個(gè)方法 可根據(jù)名字從池子中取出對(duì)象。
測(cè)試:
ObjectPool pool= new ObjectPool(); pool.initPool(); System.out.println(pool.getObject("student")); System.out.println(pool.getObject("teacher"));
import java.io.FileWriter; import java.io.IOException; import java.lang.reflect.Constructor; import java.util.Enumeration; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Properties; public class ObjectPool { private static Map<String, Object> objPool = new HashMap<>(); public void initPool() { Properties prop = new Properties(); prop.setProperty("student", "com.briup.day17.que03.Student"); prop.setProperty("teacher", "com.briup.day17.que03.Teacher"); FileWriter fw; try { fw = new FileWriter("./src/com/briup/day17/que03/msg.properties"); prop.store(fw, "this is some Class msg"); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { try { if(fw != null) fw.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } Enumeration<?> enumeration = prop.propertyNames(); while (enumeration.hasMoreElements()) { String key = (String) enumeration.nextElement(); String value = prop.getProperty(key); objPool.put(key, createObj(value)); } } // 創(chuàng)建一個(gè)方法 可根據(jù)String name 通過反射創(chuàng)建對(duì)象。 public Object createObj(String className) { Class<?> c; Object obj = null; try { c = Class.forName(className); Constructor<?> constructor = c.getDeclaredConstructor(); obj = constructor.newInstance(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return obj; } // 創(chuàng)建一個(gè)方法 可根據(jù)名字從池子中取出對(duì)象。 public Object getObject(String name) { return objPool.get(name); } }
public class TestMain { public static void main(String[] args) { ObjectPool pool= new ObjectPool(); pool.initPool(); System.out.println(pool.getObject("student")); System.out.println(pool.getObject("teacher")); } }
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