Java 语言的反射机制

在Java运行时环境中，对于任意一个类，可以知道这个类有哪些属性和方法。对于任意一个对象，可以调用它的任意一个方法。

这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射(Reflection)机制。

Java 反射机制主要提供了以下功能

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。

在运行时调用任意一个对象的方法

Reflection 是Java被视为动态(或准动态)语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers(诸如public, static 等等)、superclass(例如Object)、实现之interfaces(例如Serializable)，也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods。

一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。

尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造(但不包括methods定义)，并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。这种“看透class”的能力(the ability of the program to examine itself)被称为introspection(内省、内观、反省)。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。

Java Reflection API 简介

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中

 Class类：代表一个类。

 Field 类：代表类的成员变量(成员变量也称为类的属性)。

 Method类：代表类的方法。

 Constructor 类：代表类的构造方法。

 Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法

例程DumpMethods类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息：

清单1：DumpMethods.java

importjava.lang.reflect.Method;publicclassDumpMethods {publicstaticvoidmain(String args[])throwsException {//加载并初始化命令行参数指定的类Class>classType=Class.forName(args[0]);//获得类的所有方法Method methods[]=classType.getDeclaredMethods();for(inti=0; i

System.out.println(methods[i].toString());

}

}

}

例程ReflectTester 类进一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回。这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法。

清单2：ReflectTester.java

importjava.lang.reflect.Field;

importjava.lang.reflect.Method;

publicclassReflectTester{

publicObject copy(Object object)throwsException{

//获得对象的类型Class>classType=object.getClass();

        System.out.println("Class:"+classType.getName());

//通过默认构造方法创建一个新的对象

Object objectCopy=classType.getConstructor(newClass[]{}).newInstance(newObject[]{});

//获得对象的所有属性Field fields[]=classType.getDeclaredFields();

for(inti=0; i{

            Field field=fields[i];

//属性名称String fieldName=field.getName();

//得到属性名称的第一个字母并转成大小String firstLetter=fieldName.substring(0,1).toUpperCase();

//获得和属性对应的getXXX()方法的名字：get+属性名称的第一个字母并转成大小+属性名去掉第一个字母，

//如属性名称为name，则：get+N+ameString getMethodName="get"+firstLetter+fieldName.substring(1);

//获得和属性对应的setXXX()方法的名字String setMethodName="set"+firstLetter+fieldName.substring(1);

//获得和属性对应的getXXX()方法

Method getMethod=classType.getMethod(getMethodName,newClass[]{});

//获得和属性对应的setXXX()方法，传入参数为参数的类型

Method setMethod=classType.getMethod(setMethodName,newClass[]{ field.getType() });

//调用原对象的getXXX()方法

Object value=getMethod.invoke(object,newObject[]{});

            System.out.println(fieldName+":"+value);

//调用拷贝对象的setXXX()方法

setMethod.invoke(objectCopy,newObject[]{ value });

        }returnobjectCopy;

    }

publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{

        Customer customer=newCustomer("Tom",21);

        customer.setId(newLong(1));

        Customer customerCopy=(Customer)newReflectTester().copy(customer);

        System.out.println("Copy information:"+customerCopy.getId()+""+customerCopy.getName()

+""+customerCopy.getAge());

    }}

classCustomer{

privateLong id;

privateString name;

privateintage;

publicCustomer(){

    }

publicCustomer(String name,intage){

this.name=name;

this.age=age;

    }

publicLong getId(){

returnid;

    }

publicvoidsetId(Long id){

this.id=id;

    }

publicString getName(){

returnname;

    }

publicvoidsetName(String name){

this.name=name;

    }

publicintgetAge(){

returnage;

    }

publicvoidsetAge(intage){

this.age=age;

    }}

输出结果为：

Class:com.coderdream.reflection.Customer

id:1name:Tom

age:21Copy information:1Tom21

ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤

(1)获得对象的类型：

 Class classType=object.getClass();

 System.out.println("Class:"+classType.getName());

在java.lang.Object 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法

 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。

 getMethods()：获得类的public类型的方法。

 getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。

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。

(2)通过默认构造方法创建一个新对象：

Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。

(3)获得对象的所有属性：

Field fields[]=classType.getDeclaredFields();

Class 类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性

(4)获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中。

在例程InvokeTester类的main()方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的add()和echo()方法

add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象的代码如下：

Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});

Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回

在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：

Object result=addMethod.invoke(invokeTester,

new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});

清单3：InvokeTester.java

importjava.lang.reflect.Method;publicclassInvokeTester {publicintadd(intparam1,intparam2) {returnparam1+param2;

}publicString echo(String msg) {return"echo:"+msg;

}publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException {

Class>classType=InvokeTester.class;

Object invokeTester=classType.newInstance();//Object invokeTester = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});//调用InvokeTester对象的add()方法Method addMethod=classType.getMethod("add",newClass[] {int.class,int.class});

Object result=addMethod.invoke(invokeTester,newObject[] {newInteger(100),newInteger(200) });

System.out.println((Integer) result);//调用InvokeTester对象的echo()方法Method echoMethod=classType.getMethod("echo",newClass[] { String.class});

result=echoMethod.invoke(invokeTester,newObject[] {"Hello"});

System.out.println((String) result);

}

}

java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。例程 ArrayTester1 类的main()方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接着把索引位置为5 的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5 的元素的值。

清单5：ArrayTester1.java

importjava.lang.reflect.Array;publicclassArrayTester1 {publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException {

Class>classType=Class.forName("java.lang.String");//创建一个长度10的字符串数组Object array=Array.newInstance(classType,10);//把索引位置为5的元素设为“hello”Array.set(array,5,"hello");//获得索引位置为5的元素的值String s=(String)Array.get(array,5);

System.out.println(s);

}

}

例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为[3][5][10] 的元素的值为设37。

清单6：ArrayTester2.java

importjava.lang.reflect.Array;publicclassArrayTester2 {publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException {//创建一个三维数组int[] dims=newint[] {5,10,15};

Object array=Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

Object arrayObj=Array.get(array,3);

Class>cls=arrayObj.getClass().getComponentType();

System.out.println(cls);

arrayObj=Array.get(arrayObj,5);

Array.setInt(arrayObj,10,37);int[][][] arrayCast=(int[][][])array;

System.out.println(arrayCast[3][5][10]);

}

}

Class类

众所周知Java有个Object 类，是所有Java 类的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java 类中被改写的方法(methods)：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等，其中getClass()返回一个Class 类的对象。

Class 类十分特殊。它和一般Java类一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的类(classes)和接口(interfaces)，也用来表达枚举(enum)、数组(array)、primitive Java types(boolean, byte, char, short, int, long, float, double)以及关键词void。当一个类被加载，或当类加载器(class loader)的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class 对象(object)。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class object的实际生成时机(例如在Class的constructor内添加一个println())，不能够！因为Class并没有公共构造函数(public constructor)。

Class类是反射(Reflection)的起源。针对任何您想探勘的类(class)，唯有先为它产生一个Class对象(object)，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。

“Class” 对象(object)的取得途径

Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class object：

清单7：GetClassDemo.java

importjava.awt.Button;

publicclassGetClassDemo{

publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{

        GetClassDemo.f1();

        GetClassDemo.f2();

        GetClassDemo.f3();

        GetClassDemo.f4();

    }

/** *//**     * 通过getClass()和getSuperclass()方法

*/

publicstaticvoidf1(){

        Button b=newButton();

        Class>c1=b.getClass();

        System.out.println(c1);

        Class>c2=c1.getSuperclass();

        System.out.println(c2);

        Class>c3=c2.getSuperclass();

        System.out.println(c3);

        Class>c4=c3.getSuperclass();

        System.out.println(c4);

        System.out.println("------------------------------------------------");

    }

/** *//**     * 通过Class.forName()方法

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidf2()throwsException{

        Class>c1=Class.forName("java.lang.String");

        System.out.println(c1);

        Class>c2=Class.forName("java.awt.Button");

        System.out.println(c2);

        Class>c3=Class.forName("java.util.LinkedList$Entry");

        System.out.println(c3);

//报空指针异常

//Class> c4 = Class.forName("I");

//System.out.println(c4);        Class>c5=Class.forName("[I");

        System.out.println(c5);

        System.out.println("------------------------------------------------");

    }

/** *//**     * 通过 .class 属性

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidf3()throwsException{

        Class>c1=String.class;

        System.out.println(c1);

        Class>c2=java.awt.Button.class;

        System.out.println(c2);

        Class>c3=int.class;

        System.out.println(c3);

        Class>c4=int[].class;

        System.out.println(c4);

        System.out.println("------------------------------------------------");

    }

/** *//**     * 通过 .TYPE 属性

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidf4()throwsException{

        Class>c1=Boolean.TYPE;

        System.out.println(c1);

        Class>c2=Byte.TYPE;

        System.out.println(c2);

        Class>c3=Character.TYPE;

        System.out.println(c3);

        Class>c4=Short.TYPE;

        System.out.println(c4);

        Class>c5=Integer.TYPE;

        System.out.println(c5);

        Class>c6=Long.TYPE;

        System.out.println(c6);

        Class>c7=Float.TYPE;

        System.out.println(c7);

        Class>c8=Double.TYPE;

        System.out.println(c8);

        Class>c9=Void.TYPE;

        System.out.println(c9);

    }

}

输出结果：

classjava.awt.Buttonclassjava.awt.Componentclassjava.lang.Objectnull------------------------------------------------classjava.lang.Stringclassjava.awt.Buttonclassjava.util.LinkedList$Entryclass[I------------------------------------------------classjava.lang.Stringclassjava.awt.Buttonintclass[I------------------------------------------------booleanbytecharshortintlongfloatdoublevoid

运行时生成对象实例(instances)

欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无参数的构造函数”，一个针对“带参数构造函数”。

情况1：类存在不带参数的构造函数

直接使用newInstance()方法

情况2：类不存在不带参数的构造函数

先生成Constructor对象，传入参数类型数组，然后调用此对象的newInstance()方法，同时传入实际参数。

首先准备一个Class[]做为构造函数的参数类型(本例指定为一个double和一个int)，然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属构造函数对象(Constructor )，接下来再准备一个Object[] 做为构造函数的实参值(本例指定3.14159和125)，调用上述专属构造函数对象的newInstance()。

清单8：NewInstance.java

importjava.lang.reflect.Constructor;publicclassNewInstance {doubled;inti;publicNewInstance(doubled,inti) {super();this.d=d;this.i=i;

}publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException {//通过传入参数完整类名得到Class对象Class>c=Class.forName("com.coderdream.reflection.NewInstance");//构造类型对象数组Class>[] pTypes=newClass[]{double.class,int.class};//传入参数，得到Constructor对象Constructor>ctor=c.getConstructor(pTypes);//构造实际参数数组Object[] arg=newObject[] {3.14159,125};//得到对象实例Object obj=ctor.newInstance(arg);

System.out.println(obj.getClass());

}

}

输出结果：

classcom.coderdream.reflection.NewInstance

运行时调用方法(methods)

这个动作和上述调用“带参数之构造函数”相当类似。首先准备一个Class[]做为参数类型(本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable)，然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来准备一个Object[]放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的invoke()。

为什么获得Method object时不需指定回返类型？

因为方法重载(method overloading)机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的方法(method)。

运行时变更属性(fields)内容

与先前两个动作相比，“变更属性(field)内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的get()和set()，

清单9：RuntimeInvoke.java

importjava.lang.reflect.Field;

importjava.lang.reflect.Method;

importjava.util.Hashtable;

publicclassRuntimeInvoke{

publicdoubled;

publicString func(String s, Hashtable,?>ht){

        System.out.println("func invoked");

returns;

    }

/** *//**     * 通过反射得到方法

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidf1()throwsException{

        Class>c=Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");

        Class>[] ptypes=newClass[2];

        ptypes[0]=Class.forName("java.lang.String");

        ptypes[1]=Class.forName("java.util.Hashtable");

        Method m=c.getMethod("func", ptypes);

        RuntimeInvoke obj=newRuntimeInvoke();

        Object[] arg=newObject[2];

        arg[0]=newString("Hello, world");

        arg[1]=null;

        Object r=m.invoke(obj, arg);

        String rval=(String) r;

        System.out.println(rval);

        System.out.println("------------------------------------------------");

    }

/** *//**     * 通过反射得到属性

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidf2()throwsException{

        Class>c=Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");

        Field f=c.getField("d");

        RuntimeInvoke obj=newRuntimeInvoke();

        System.out.println("d="+(Double) f.get(obj));

        f.set(obj,12.34);

        System.out.println("d="+obj.d);

    }

/** *//**     *@paramargs

     *@throwsException

*/

publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{

        RuntimeInvoke.f1();

        RuntimeInvoke.f2();

    }

}

输出结果：

func invoked

Hello, world------------------------------------------------d=0.0d=12.34

知识点：

==比较内存地址

equals 比较内容

从Object层次来说，==与equals是相同的，都是比较内存地址，也就是说，都是比较两个引用是否指向同一个对象，是则返回true，否则返回false。

很多类都重写(overwrite)了equals方法，最典型的是String类。

posted on 2010-08-25 16:12 CoderDream 阅读(2133) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 学习笔记