Java的反射机制 及 操作Class类
反射
一、静态语言和动态语言
1.1 静态语言
静态语言是在编译时变量的数据类型即可确定的语言,多数静态类型语言要求在使用变量之前必须声明数据类型,运行时结构不可变。
例如:C、C++、Java、Delphi、C#等。
1.2 动态语言
动态语言是在运行时可以改变结构的语言。变量使用之前不需要类型声明,通常变量的类型是被赋值的那个值的类型。
例如:PHP、Ruby、Python、SQL、JavaScript等。
Java不是动态语言,但因为反射,Java可以称之为“准动态语言”。
二、反射机制
2.1 定义
- Java反射机制是在运行状态中
- 对任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法
- 对任意一个对象,都能够调用这个对象的任意方法和属性
- 这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能,称为 Java 语言的反射机制,是 Java 被视为动态语言的关键。
反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息,并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
2.2 用途
- 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
- 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
- 在运行时获取所需的私有成员变量和方法
- 在运行时处理注解
- 生成动态代理
2.3 优缺点
优点:可以实现动态创建对象和编译,体现出很大的灵活性
缺点:对性能有影响。
2.4 反射的使用
通过反射获取类的Class对象:
Class.forName(包名)
获得Class对象- 一个类在内存中只有一个Class对象
- 一个类被加载后,类的整个结构都会被封装在Class对象中
public class Test {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Class c1 = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.User");Class c2 = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.User");System.out.println(c1);System.out.println(c1 == c2);// 一个类在内存中只有一个Class对象,因此输出true}
}class User {private String name;private int age;// 省略构造方法// 省略getter、setter方法// 省略toString方法
}
三、Class类
3.1 定义
- Class本身也是一个类
- Class对象只能由系统建立对象
- 一个加载的类在 JVM 中只会有一个Class实例
- 一个Class对象对应的是一个加载到 JVM 中的一个.class文件
- 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
- 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
- Class类是Reflection的根源,针对任何想动态加载、运行的类,唯有先获得相应的Class对象
3.2 获取Class类的常用方法
已知具体的类,通过类的
class
属性获取,该方法安全性和可靠性最高Class clazz = Person.class;
已知某个类的实例,调用该类的
getClass()
方法获取Class对象Person person = new Person(); Class clazz = person.getClass();
已知一个类的全名和路径,可通过Class类的静态方法
forName()
获取,可能抛出ClassNotFoundException异常public class Test {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Class clazz = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.Person");} }
基本内置类型的包装类都有一个Type属性
Class type = Integer.TYPE;
获得父类类型的Class对象
public class Test {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Student student = new Student();Class clazz = student.getClass();Class superclass = clazz.getSuperclass();System.out.println(superclass);// 输出:class cn.edu.scau.reflection.Person} }class Person {}class Student extends Person{}
3.3 哪些类型可以有Class对象
- 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
- interface:接口
- []:数组
- enum:枚举
- annotation:注解@interface
- primitive type:基本数据类型
- void
Class c1 = Object.class; //类
Class c2 = Runnable.class; //接口
Class c3 = String[].class; //数组
Class c4 = int[][].class; //二维数组
Class c5 = ElementType.class; //枚举
Class c6 = Override.class; //注解
Class c7 = Integer.class; //基本数据类型
Class c8 = void.class; //void
Class c9 = Class.class; //Class
四、获取Class对象信息
获取Class对象
Class clazz = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.User");
获取类的名字
System.out.println(clazz.getName()); // 包名 + 类名 System.out.println(clazz.getSimpleName()); // 类名
获取类的属性
// 本类 + 父类 + public Field[] fields = clazz.getFields(); for (Field field : fields) {System.out.println(field); }// 本类 + 所有(public + private + proteced) Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields(); for (Field declaredField : declaredFields) {System.out.println(declaredField); }
获取指定属性
// 本类 + 父类 + public Field name = clazz.getField("name");// 本类 + 所有(public + private + proteced) Field age = clazz.getDeclaredField("age");System.out.println("name: " + name + "\nage: " + age);
获取类的方法
// 本类 + 父类 + public Method[] methods = clazz.getMethods(); for (Method method : methods) {System.out.println(method); }// 本类 + 所有(public + private + proteced) Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods(); for (Method declaredMethod : declaredMethods) {System.out.println(declaredMethod); }
获取指定方法
// 本类 + 父类 + public Method getName = clazz.getMethod("getName"); // 需要传入数据类型的class文件 Method setAge = clazz.getMethod("setAge", int.class); System.out.println(getName); System.out.println(setAge);// 本类 + 所有(public + private + proteced) // clazz.getDeclaredMethod()
获取类的构造器
// 本类 + 父类 + public Constructor[] constructors = clazz.getConstructors(); for (Constructor constructor : constructors) {System.out.println(constructor); }// 本类 + 所有(public + private + proteced) Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors(); for (Constructor declaredConstructor : declaredConstructors) {System.out.println(declaredConstructor); }
获取指定构造器
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class); System.out.println(constructor);
五、调用运行时类的指定结构
5.1 创建对象
- 本质是调用无参构造器,并且要有访问权限,不能是私有构造器
- 如果没有无参构造则报错
Class clazz = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.User");
User user = (User) clazz.newInstance();
- 通过有参构造器也可以创建对象
- 通过Class的
getConstructor()
方法获取构造器 - 向构造器中传入有参构造器的参数,实例化构造器
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
User user = (User) constructor.newInstance("冬", 18);
5.2 调用方法
- 通过反射调用方法
- 获取方法后调用
invoke()
方法激活,传递(对象,方法值)
Method setName = clazz.getMethod("setName", String.class);
setName.invoke(user,"冬"); // 激活,传递(对象,方法值)
System.out.println(user.getName());
5.3 操作属性
- 设置
setAccessible()
方法 - 方法、属性、构造器 都有
setAccessible()
方法 setAccessible()
是启动和禁用访问安全的开关,如果设置为true,则可以访问private修饰的方法- 如果反射使用得多的话,可以开启
Field age = clazz.getDeclaredField("age");
age.setAccessible(true); // 关闭程序的安全权限、获取私有属性或者方法
age.set(user,18); // 设置(对象,属性值)
System.out.println(user.getAge());
六、使用反射操作注解
编写注解,一个作用在类上,一个作用在属性上
@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface ClassAnno {String value(); }@Target(ElementType.FIELD) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface FieldAnno {String value(); }
编写实体类,并为实体类得属性和方法添加注解
作用在类上得注解表示User的身份
作用在属性上的注解分别是对应的值
@ClassAnno("学生") public class UserDemo {@FieldAnno("冬")String name;@FieldAnno("18")int age;public UserDemo() {}public UserDemo(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;} }
编写测试类
使用
getAnnotation()
方法可以获取注解再使用注解
.value()
方法可以获取该注解的值public class TestDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {Class clazz = Class.forName("cn.edu.scau.reflection.UserDemo");ClassAnno classAnno = (ClassAnno) clazz.getAnnotation(ClassAnno.class);String classValue = classAnno.value();System.out.println("你的身份是:" + classValue);Field name = clazz.getDeclaredField("name");FieldAnno nameAnno = name.getAnnotation(FieldAnno.class);String nameValue = nameAnno.value();System.out.println("你的名字:" + nameValue);Field age = clazz.getDeclaredField("age");FieldAnno ageAnno = age.getAnnotation(FieldAnno.class);String ageValue = ageAnno.value();System.out.println("你的年龄:" + ageValue);} }
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