一文带你快速全面掌握Java反射机制面试题

文章目录

Java反射机制
- 动态语言
- 什么是反射
- 反射的应用场景
- - 编译时类型和运行时类型
  - Java反射API
  - 反射API用来生成JVM中的类、接口或对象的信息。
  - 相关API
  - 反射的使用步骤及方法（获取Class对象，调用对象的方法）
  - 获取某个类的Class对象的3种方法
  - 使用获取到的Class对象获取该类的属性和方法信息
  - 综合实例
  - 实践
  - 总结

Java反射机制

动态语言

动态语言是指程序在运行时可以改变其内部结构：比如新增成员函数，删除已有删除等结构上的一些变化。常见的动态语言有JavaScript和Ruby、Python等。而C、C++等不属于动态语言。从反射角度而言，Java属于半动态的语言。

什么是反射

反射是指在在运行状态中，对于任意一个类都能够获取这个类的所有属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射。

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反射的应用场景

编译时类型和运行时类型

在Java程序中许多对象在运行时都会出现两种类型：编译时类型和运行时类型。

编译时类型是由声名对象是所使用的类型。
运行时类型是指实际运行时由实际赋值给对象的类型决定

Person  p = new Student()
编译时类型：Person
运行时类型：Student

编译时类型是无法获取具体方法的。

程序在运行时还可能接收到外部传入的对象，该对象的编译时类型为Object，但是程序有需要调用该对象的运行时类型的方法。为了解决这些问题，程序需要在运行时发现类和对象的真实性信息。然而编译时根本无法预知该对象和类属于哪些类，程序只能依靠在运行时的信息来发现该类和对象的真实信息。此时则必须使用到反射机制。

使用反射机制可以打破封装性，导致了java对象的属性不安全。

Java反射API

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反射API用来生成JVM中的类、接口或对象的信息。

Class类：该类是反射的核心类，可以获取类的属性、方法等信息。
Field类：Java.lang.reflect包中的类，表示该类的成员变量，它可以用来获取和设置类之中的属性值
Method类：Java.lang.reflect包中的类，表示该类的成员方法，它可以用来获取类中的方法信息或执行方法。
Construcor类：Java.lang.reflect包中的类，表示该类的构造方法。

反射的使用步骤及方法（获取Class对象，调用对象的方法）

获取想要操作类的Class的对象，这是反射类的核心，通过该类可以调用任意类的方法。
调用Class类的方法，就是反射的使用阶段。
使用反射API来获取这些信息。

获取某个类的Class对象的3种方法

调用某个类的getClass()方法。

Person p = new Person()
Class clazz = p.getClass()

调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象。
```
Class clazz = Person.class//该属性是该类的静态属性
```
使用Class类中的forName()静态方法获取(最安全/性能最好)
```
Class clazz = Class.forName('类路径');//最常用
//但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
```
- 第一种方法是通过类的全路径字符串获取 Class 对象，这也是我们平时最常用的反射获取 Class 对象的方法；
- 第二种方法有限制条件：需要导入类的包；
- 第三种方法已经有了 Student 对象，不再需要反射。
通过这三种方式获取到的 Class 对象是同一个，也就是说 Java 运行时，每一个类只会生成一个 Class 对象

使用获取到的Class对象获取该类的属性和方法信息

//1.使用最常用的获取某类的Class类对象的方法
Class clazz = Class.forName('reflection.Persson');
//2.使用Class对象获取Person类的所有方法信息
Method[] methods = clazz.getDeclareMethods();
for(Method m:method){System.out.println(m.toString());
}
//3.获取Person类的所有成员属性信息(包括私有属性)
Field[] field = clazz.getDeclareFields();
for(Field f:fiedl){System.out.println(f.toString());
}
//4.获取 Person 类的所有构造方法信息
Constructor[]constructor=clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c:constructor){System.out.println(c.toString());
}

综合实例

//获得类完整的名字
String className = c2.getName();
System.out.println(className);//输出com.ys.reflex.Person//获得类的public类型的属性。
Field[] fields = c2.getFields();
for(Field field : fields){System.out.println(field.getName());//age
}//获得类的所有属性。包括私有的
Field [] allFields = c2.getDeclaredFields();
for(Field field : allFields){System.out.println(field.getName());//name    age
}//获得类的public类型的方法。这里包括 Object 类的一些方法
Method [] methods = c2.getMethods();
for(Method method : methods){System.out.println(method.getName());//work waid equls toString hashCode等
}//获得类的所有方法。
Method [] allMethods = c2.getDeclaredMethods();
for(Method method : allMethods){System.out.println(method.getName());//work say
}//获得指定的属性
Field f1 = c2.getField("age");
System.out.println(f1);
//获得指定的私有属性
Field f2 = c2.getDeclaredField("name");
//启用和禁用访问安全检查的开关，值为 true，则表示反射的对象在使用时应该取消 java 语言的访问检查；反之不取消
f2.setAccessible(true);
System.out.println(f2);//创建这个类的一个对象
Object p2 =  c2.newInstance();
//将 p2 对象的  f2 属性赋值为 Bob，f2 属性即为 私有属性 name
f2.set(p2,"Bob");
//使用反射机制可以打破封装性，导致了java对象的属性不安全。
System.out.println(f2.get(p2)); //Bob//获取构造方法
Constructor [] constructors = c2.getConstructors();
for(Constructor constructor : constructors){System.out.println(constructor.toString());//public com.ys.reflex.Person()
}

实践

package com.test.reflection;public class Student {private String studentName;public int studentAge;public Student() {}private Student(String studentName) {this.studentName = studentName;}public void setStudentAge(int studentAge) {this.studentAge = studentAge;}private String show(String message) {System.out.println("show: " + studentName + "," + studentAge + "," + message);return "testReturnValue";}
}

// 1.通过字符串获取Class对象，这个字符串必须带上完整路径名
Class studentClass = Class.forName("com.test.reflection.Student");
// 2.获取声明的构造方法，传入所需参数的类名，如果有多个参数，用','连接即可
Constructor studentConstructor = studentClass.getDeclaredConstructor(String.class);
// 如果是私有的构造方法，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的构造方法则不需要下面这一行代码
studentConstructor.setAccessible(true);
// 使用构造方法的newInstance方法创建对象，传入构造方法所需参数，如果有多个参数，用','连接即可
Object student = studentConstructor.newInstance("NameA");
// 3.获取声明的字段，传入字段名
Field studentAgeField = studentClass.getDeclaredField("studentAge");
// 如果是私有的字段，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的字段则不需要下面这一行代码
// studentAgeField.setAccessible(true);
// 使用字段的set方法设置字段值，传入此对象以及参数值
studentAgeField.set(student,10);
// 4.获取声明的函数，传入所需参数的类名，如果有多个参数，用','连接即可
Method studentShowMethod = studentClass.getDeclaredMethod("show",String.class);
// 如果是私有的函数，需要调用下面这一行代码使其可使用，公有的函数则不需要下面这一行代码
studentShowMethod.setAccessible(true);
// 使用函数的invoke方法调用此函数，传入此对象以及函数所需参数，如果有多个参数，用','连接即可。函数会返回一个Object对象，使用强制类型转换转成实际类型即可
Object result = studentShowMethod.invoke(student,"message");
System.out.println("result: " + result);

总结

灵活使用反射能让我们代码更加灵活，这里比如JDBC原生代码注册驱动，hibernate 的实体类，Spring 的 AOP等等都有反射的实现。但是凡事都有两面性，反射也会消耗系统的性能，增加复杂性等，合理使用才是真！

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