Java的反射机制

介绍反射机制

Java 反射机制提供的功能：

在运行时，使用反射分析对象，设置实例域的值，查看实例域的值。
反射机制允许你调用任意方法（类的构造器方法、类的成员方法等）

Class 类

在程序运行期间，Java 运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。这个信息跟踪着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行。

如同用一个 Employee 对象表示一个特定的雇员属性一样，一个 Class 对象将表示一个特定类的属性。

// 获得 Class 对象的多种方式：
public static void main(String[] args {
    // 方式 1
    // 如果 T 是任意的 Java 类型 (或 void 关键字, T.class 将代表匹配的 Class 对象。
    Class<Person> clazz1 = Person.class;

    // 方式 2
    Person person = new Person(;
    Class clazz2 = person.getClass(;

    // 方式 3
    try {
        Class clazz3 = Class.forName("类的路径";
    } catch (ClassNotFoundException e {
        throw new RuntimeException(e;
    }

    // 方式4
    // 获取到 ClassLoader（这里获取到的是：AppClassLoader）
    ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(;
    try {
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("类的路径";
    } catch (ClassNotFoundException e {
        throw new RuntimeException(e;
    }
}

还有一个很有用的方法：Class 类的 newlnstance(，可以用这个方法来动态地创建一个类的实例。newlnstance( 方法调用默认的构造器（没有参数的构造器）初始化新创建的对象。如果这个类没有默认的构造器，就会抛出一个 InstantiationException 异常。

public static void main(String[] args throws Exception {
    String className = "java.util.Random";
    Object object = Class.forName(className.newInstance(;
}

如果需要以这种方式向希望按名称创建的类的构造器提供参数，就不要使用上面那条语句，而必须使用 Constructor 类中的 newlnstance( 方法。

分析类的能力

下面简要地介绍一下反射机制最重要的内容：检查类的结构。在 java.lang.reflect 包中有三个类 Field、Method 和 Constructor 分别用于描述类的数据域、类的方法和类的构造器。

Field 类有一个 getType( 方法，用来返回描述数据域所属类型的 Class 对象。

这三个类还有一个叫做 getModifiers( 的方法，它将返回一个整型数值，用不同的位开关描述 public 和 static 这样的修饰符使用状况。另外，还可以利用 java.lang.reflect 包中的 Modifier 类的静态方法分析 getModifiers( 返回的整型数值。例如，可以使用 Modifier 类中的 isPublic(、isPrivate( 或 isFinal( 判断方法或构造器是否是 public、private 或 final 的。我们需要做的全部工作就是调用 Modifier 类的相应方法，并对返回的整型数值进行分析，另外，还可以利用 Modifier.toString( 方法将修饰符打印出来。

Class 类的 getDeclareFields(、getDeclareMethods( 和 getDeclaredConstructors( 方法将分别返回类中声明的全部的数据域、全部的方法和全部的构造器，其中包括私有和受保护成员，但不包括父类的成员。

分析对象

从前面一节中，已经知道如何查看任意对象的数据域的名称和类型：

调用 Class 对象的 getDeclaredFields( 方法。

查看数据域值的关键方法是 Field 类中的 get( 方法。如果 f 是一个 Field 类型的对象（例如，通过 getDeclaredFields( 得到的对象），obj 是某个包含 f 域的类的对象，f.get(obj 将返回一个对象，其值为 obj 对象的 f 域的当前值。

public static void main(String[] args {
    Employee harry = new Employee("Harry Hacker", 35000, 10, 1, 1989;
    Class cl = harry.getClass(;
    
    // the class object representing Employee
    Field f = cl.getDeclaredField("name";
    // the name field of the Employee class
    Object v = f.get(harry;
    // the value of the name field of the harry object, i .e., the String object "Harry Hacker"
}

实际上，上面这段代码存在一个问题。由于 name 是一个私有域，所以 get( 方法将会抛出一个 illegalAccessException。只有利用 get( 方法才能得到可访问域的值。除非拥有访问权限，否则 Java 安全机制只允许査看任意对象有哪些域，而不允许读取它们的值。

f.setAtcessible(true; // now OK to call f.get(harry;

setAccessible( 方法是 AccessibleObject 类中的一个方法，AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 类的公共父类。这个特性是为调试、持久存储和相似机制提供的。

调用任意方法

为了能够看到方法指针的工作过程，先回忆一下利用 Field 类的 get( 方法查看数据域值的过程。与之类似，在 Method 类中有一个 invoke( 方法，它允许调用包装在当前 Method 对象中的方法。

另外，invoke( 方法的参数和返回值必须是 Object 类型的。这就意味着必须进行多次的类型转换。这样做将会使编译器错过检查代码的机会。因此，等到测试阶段才会发现这些错误，找到并改正它们将会更加困难。

不仅如此，使用反射获得方法指针的代码执行要比直接调用方法明显慢一些。

特别要重申：建议 Java 开发者不要使用 Method 对象的回调功能。使用接口进行回调会使得代码的执行速度更快，更易于维护。

参考资料

《Java核心技术卷一：基础知识》（第10版）第 5 章：继承 5.7 反射

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