JavaSE（九）之反射

开始接触的时候可能大家都会很模糊到底什么是反射，大家都以为这个东西不重要，其实很重要的，几乎所有的框架都要用到反射，增加灵活度。到了后面几乎动不动就要用到反射。

首先我们先来认识一下对象

学生----->抽象----->Student

表示学生   Student = .......

那我们的反射中的Class呢？

类型----->抽象----->Class（反射的入口破）

java.lang.class    表示java中的类型

　　Class c = Student.Class

　　Class c = int.Class

　　Class c =int[].Class

一、反射(Reflection)的概述

1.1、定义

　　反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法 对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性， 这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

　　即:在"运行时",通过反射机制可以动态获得到和该类型相关的各种信息。　　　　

　　java通常是先有类后有对象，有对象就可以调用方法或属性。反射其实是通过Class对象来调用类里面的方法。
　　通过反射可以调用私有方法和私有属性。大部分框架都是运用反射原理。

1.2、Class类型     java.lang.Class类

　　Class是对java中所有类型的抽象。即一个Class类型对象可以表示出java中任意一种类型。每种类型在加载到内存后,内存中都会生产一个与之对应的Class类型对象(有且只有一个),用来表示该类型。

　　每个类型都有且只有一个Class类型对象与之对应,通过这个Class类型对象就可以获得到该类型中的各种信息。Class类是Java反射的入口.。

　　1)表示基本类型
            　　Class c = int.class;
          　　  System.out.println(c.isPrimitive());//true
          　　  System.out.println(c.getName());//int
            
           　　 注:其他基本类型的情况类似
　　2)表示类类型
           　　 注:s.getClass()方法返回的是变量s所指向对象的实现类型的Class对象。
         　　   Student s = new Student();
         　　   Class c1 = s.getClass();
          　　  Class c2 = Student.class;
          　　  System.out.println(c1 == c2);//true
            
           　　 //p指向的对象实际类型是Student
          　　  Person p = new Student();
          　　  Class c1 = p.getClass();//c1表示Student类型
          　　  Class c2 = Person.class;//c2表示Person类型
           　　 System.out.println(c1 == c2);//false
　　3)表示接口类型
            　　Action a = new Student();
         　　   Class c1 = a.getClass();//c1表示Student类型
           　　 Class c2 = Action.class;//c2表示Action类型
          　　  System.out.println(c1 == c2);//false
            　　System.out.println(c2.isInterface());//true
        
　　4)表示数组类型
          　　  int[] a = new int[4];
          　　  Class c1 = a.getClass();
          　　  Class c2 = int[].class;
           　　 System.out.println(c1 == c2);//true
         　　   System.out.println(c1.isArray());//true

　　    Class c3 = c1.getComponentType();//c3表示该数组是使用什么类型声明出来的
         　　   System.out.println(c3.getName());//int
           
           　　 Student[] a = new Student[4];
            　　Class c1 = a.getClass();
            　　Class c2 = Student[].class;
           　　 System.out.println(c1 == c2);//true
           　　 System.out.println(c1.isArray());//true

　　 Class c3 = c1.getComponentType();//c3表示该数组是使用什么类型声明出来的
           　　 System.out.println(c3.getName());//com.briup.test.Student

1.3、获取一个类类型的Class对象的三种方式

　　想要使用反射机制，就必须要先获取到该类的字节码文件对象(.class)，通过字节码文件对象，就能够通过该类中的方法获取到

　　我们想要的所有信息(方法，属性，类名，父类名，实现的所有接口等等)，每一个类对应着一个字节码文件也就对应着一个Class类型的对象，也就是字节码文件对象。

　　　　1）使用Class类中的forName方法获得

　　　　　　　　　　Class clazz1 = Class.forName("全限定类名");　　//通过Class类中的静态方法forName，直接获取到一个类的字节码文件对象，此时该类还是源文件阶段，并没有变为字节码文件。

　　　　　　　　　　这种方法很灵活,只需一个String类型参数即可，而String类型的数据改变起来很容易，注意该方法是会抛出异常。

　　　　2）使用类名获得

　　　　　　　　Class clazz2  = Person.class;　　　　//当类被加载成.class文件时，此时Person类变成了.class，在获取该字节码文件对象，也就是获取自己， 该类处于字节码阶段。

　　　　3）使用对象调用getClass方法获得

　　　　　　　　Class clazz3 = p.getClass();　　　　//通过类的实例获取该类的字节码文件对象，该类处于创建对象阶段。

　　　　　　　　　　getClass是Object中的final修饰的方法,每个对象都可以调用而且不能重写　

　　　　注:以上三种方法获得的同一个对象(==比较),因为每个类型内存都有且只有一个Class类型对象。

1.4、反射机制中的常见类的含义

　　java.lang包下:
　　　　Class  类        对java中所有类型抽象而得来的
　　　　Package类        对java中所有包抽象而得来的

　　java.lang.reflect包下:
　　　　Modifier    类    对java中所有修饰符抽象而得来的
　　　　Field        类    对java中所有属性抽象而得来的
　　　　Method        类    对java中所有方法抽象而得来的
　　　　Constructor 类    对java中所有构造器抽象而得来的
　　　　Array        类    提供了对数组对象的动态访问
　　　　ParameterizedType接口  在反射中表示参数化类型
　　　　例如:List<String> Point<Long,Long>等这种带泛型的类型

二、反射机制获取类中的信息

2.1、使用Class类型对象获得类中的信息

1.获得该类所处的包的信息
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            System.out.println(c.getPackage().getName());

        2.获得该类的修饰符信息
            //每个修饰符对应一个int值
            //如果有多个修饰符则int值相加
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            System.out.println(c.getModifiers());

            System.out.println(Modifier.PUBLIC);
            System.out.println(Modifier.FINAL);

        3.获得该类的名字
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            System.out.println(c.getName());

        4.获得该类的父类的Class对象
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            //superclass表示其父类型的Class对象
            Class superclass = c.getSuperclass();
            System.out.println(superclass.getName());

            例如:
            Class c = Object.class;
            Class superclass = c.getSuperclass();
            System.out.println(superclass.getName());
            //运行报错,因为Object没有父类

            例如:
            //判断c1是不是c2的子类型
            //判断c3是不是c2的子类型
            Class c1 = Student.class;
            Class c2 = Person.class;
            Class c3 = String.class
            System.out.println(c2.isAssignableFrom(c1));//true
            System.out.println(c2.isAssignableFrom(c3));//false

        5.获得该类所实现的接口类型的Class对象
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Class[] interfaces = c.getInterfaces();
            for(Class clazz:interfaces){
                System.out.println(clazz.getName());
            }

            例如:
            //判断c1是不是c2的实现类
            //判断c3是不是c2的实现类
            Class c1 = Student.class;
            Class c2 = Action.class;
            Class c3 = String.class
            System.out.println(c2.isAssignableFrom(c1));//true
            System.out.println(c2.isAssignableFrom(c3));//false

        6.获得该类中所有的属性
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Field[] declaredFields = c.getDeclaredFields();

            for(Field f:declaredFields){
                System.out.println(f.getModifiers());
                System.out.println(f.getType().getName());
                System.out.println(f.getName());
            }
            注:
            getDeclaredFields()方法返回类中声明的属性,包括私有的
            getFields()方法只返回类中public修饰的属性,包括继承的

            例如:
            //获得某个指定的属性(也包括私有属性)
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Field f = c.getDeclaredField("score");
            System.out.println(f.getModifiers());
            System.out.println(f.getType().getName());
            System.out.println(f.getName());

        7.获得该类中所有的方法
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods();
            for(Method m:declaredMethods){
                System.out.println(m.getModifiers());
                System.out.println(m.getReturnType().getName());
                System.out.println(m.getName());
                System.out.println(Arrays.toString(m.getParameterTypes()));
                System.out.println(Arrays.toString(m.getExceptionTypes()));
            }

            注:
            getDeclaredMethods()方法返回类中声明的方法,包括私有的
            getMethods()方法只返回类中public修饰的方法,包括继承的

            例如:
            //获得某个指定的方法(也包括私有方法)
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Method m = c.getDeclaredMethod("print");
            System.out.println(m.getModifiers());
            System.out.println(m.getReturnType().getName());
            System.out.println(m.getName());
            System.out.println(Arrays.toString(m.getParameterTypes()));
            System.out.println(Arrays.toString(m.getExceptionTypes()));

        8.获得该类中所有的构造器
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Constructor[] declaredConstructors = c.getDeclaredConstructors();
            for(Constructor con:declaredConstructors){
                System.out.println(con.getModifiers());
                System.out.println(con.getName());
                System.out.println(Arrays.toString(con.getParameterTypes()));
                System.out.println(Arrays.toString(con.getExceptionTypes()));
            }

            注:
            getDeclaredConstructors()方法返回类中所有构造器
            getConstructors()方法只返回类中public修饰的构造器

            例如:
            //获得某个指定的构造器(也包括私有构造器)
            Student s = new Student();
            Class c = s.getClass();
            Constructor con = c.getDeclaredConstructor(double.class);
            System.out.println(con.getModifiers());
            System.out.println(con.getName());
            System.out.println(Arrays.toString(con.getParameterTypes()));
            System.out.println(Arrays.toString(con.getExceptionTypes()));

        9.获得父类型中的泛型的真实类型
            因为泛型类的泛型参数在编译期会被擦除,所以我们不能再运行期间直接拿到该泛型的实际类型,但是可以通过子类的Class对象来获取父类的泛型类型。

            例如: 不通过子类不能获得泛型实际类型
            public class GenericTest<T,S>{
                public T name;
                public S say(T t,S s){
                    return s;
                }
            }

            main:
                GenericTest<String,Integer> t = new GenericTest<String,Integer>();
                Class c = t.getClass();
                Field field = c.getDeclaredField("name");
                System.out.println(field.getType());
                System.out.println(field.getGenericType());
                //输出结果:
                    class java.lang.Object
                    T

                System.out.println("-------------------------");
                Method method = c.getMethod("say", Object.class,Object.class);
                System.out.println(method.getReturnType());
                System.out.println(method.getGenericReturnType());
                //输出结果:
                class java.lang.Object
                S

                System.out.println("-------------------------");
                System.out.println(Arrays.toString(method.getParameterTypes()));
                System.out.println(Arrays.toString(method.getGenericParameterTypes()));
                //输出结果:
                [class java.lang.Object, class java.lang.Object]
                [T, S]

            例如: 通过子类可以获得父类中泛型的实际类型
            public class GenericTest<T,S>{
                public T name;
                public S say(T t,S s){
                    return s;
                }
            }
            public class Sub entends GenericTest<String,Integer>{}

            main:
                Class c = Sub.class;

                //获得父类类型,包含泛型参数信息
                Type superType = c.getGenericSuperclass();

                //判断父类类型是不是属于ParameterizedType类型
                //ParameterizedType表示带泛型的类型
                if(superType instanceof ParameterizedType){
                    //强转,并调用方法获得泛型参数的实例类型
                    ParameterizedType pt = (ParameterizedType)superType;

                    Type[] actualTypeArguments = pt.getActualTypeArguments();

                    //循环遍历,并强转为Class类型,因为Type接口中没有任何方法
                    for(Type t:actualTypeArguments){
                        Class clazz = (Class)t;
                        System.out.println(clazz.getName());
                    }
                }

            例如: 通过子类可以获得实现接口中泛型的实际类型
                Class c = Sub.class;
                Type[] types = c.getGenericInterfaces();
                for(Type t:types){
                    if(t instanceof ParameterizedType){
                        ParameterizedType pt = (ParameterizedType)t;

                        Type[] actualTypeArguments = pt.getActualTypeArguments();

                        for(Type type:actualTypeArguments){
                            Class clazz = (Class)type;
                            System.out.println(clazz.getName());
                        }

                    }
                }

        10.获得类中的注解
            使用反射也可以获得类中的注解.(在之后的内容在来了解)

Class类型获取对象类中信息

2.2、反射的常用操作

 public class Student{
             private long id;
             private String name;

             private static int age;

             get/set

             public static void say(){
                 System.out.println("say..");
             }

　　1）使用反射的方式调用构造器创建类的对象

　　　　默认方式:必须调用无参构造器
　　　　　　　　Class c = Student.class;
　　　　　　　　Student s = (Student)c.newInstance();

　　　　 通用方式:获得构造器对象,并调用该构造器

 　　　　注:getConstructor方法和newInstance方法的参数都是可变参数
            　　　　例如:获得无参构造器并调用创建对象
            　　　　Class c = Student.class;
            　　　　Constructor constructor = c.getConstructor();
           　　　　 Student o = (Student)constructor.newInstance();
           　　 　　System.out.println(o);

　　　　 例如:获得有参构造器并调用创建对象
            　　　　Class c = Student.class;
            　　　　Constructor constructor = c.getConstructor(long.class,String.class);
            　　　　Student o = (Student)constructor.newInstance(1L,"tom");
            　　　　System.out.println(o);

　　2）使用反射的方式访问对象中的属性
           　　　　 例如:
           　　　　 Student s = new Student();
           　　　　 Class c = s.getClass();
            　　　　Field[] declaredFields = c.getDeclaredFields();
           　　　　 for(Field f:declaredFields){

　　　　  //设置私有属性可以被访问
             　　　　   f.setAccessible(true);

　　　　  //判断属性是否为static,静态属性的访问不需要对象
               　　　　 if(Modifier.isStatic(f.getModifiers())){
                  　　　　  System.out.println(f.getName() +" = "+f.get(null));
               　　　　 }else{
                  　　　　  System.out.println(f.getName() +" = "+f.get(s));
              　　　　  }
           　　　　 }

　　　　 注:Field类中的get方法可以获得属性值,set方法可以给属性设置值。
     
　　3）使用反射的方式调用对象中的方法
        　　　　    例如:
          　　　　  Student s = new Student();
          　　　　  Class c = s.getClass();
            
           　　　　 Method m1 = c.getMethod("setName",String.class);
          　　　　  //m1表示Student中的setName方法
          　　　　  //调用对象s中的m1方法,并且传参"tom"
           　　　　 //s.setName("tom");
           　　　　 m1.invoke(s, "tom");
            
           　　　　 Method m2 = c.getMethod("getName");
          　　　　  String name = (String)m2.invoke(s);
          　　　　  System.out.println("name = "+name);
            
          　　　　  //调用静态方法 不需要对象
          　　　　  Method m3 = c.getMethod("say");
         　　　　   m3.invoke(null);

　　4）使用反射的方式动态操作数组
            　　　　注:
           　　　　 Object[] o1 = new int[1];//编译报错
           　　　　 long[]      o2 = new int[1];//编译报错
         　　　　   int[]     o3 = new int[1];//编译通过
            
            　　　　Object[] o1 = new 任意引用类型[1];//编译通过

　　　　 例如:

  //要求:传任意类型"数组",把数组长度扩大1倍并返回
         　　　　   //注意这里不能收Object[],
          　　　　  //因为Object[] o = new Integer[4];编译通过
          　　　　  //但是Object[] o = new int[4];      编译报错
          　　　　  //那么使用Object类中就可以接收任意类型的数组了
         　　　　   public static Object arrayCopy(Object obj){
           　　　　     //代码
          　　　　  }

          　　　　  实现:
         　　　　   public static Object arrayCopy(Object obj){
               　　　　 Class c = obj.getClass();
                　　　　Object newArray = null;
               　　　　 if(c.isArray()){
                　　　　    int len = Array.getLength(obj);
                  　　　　  Class<?> type = c.getComponentType();
                   　　　　 newArray = Array.newInstance(type, len*2);
                   　　　　 for(int i=0;i<len;i++){
                    　　　　    Object value = Array.get(obj, i);
                   　　　　     Array.set(newArray, i, value);
                　　　　    }
           　　　　     }
            　　　　    return newArray;
         　　　　   }　

数组长度扩大一倍

三、Class的API详解

3.1、通过字节码对象创建实例对象

　　　　　　　　　

3.2、获取指定构造器方法

　　constructor 如果没有无参构造，只有有参构造如何创建实例呢？看下面

　　　　　　　　　

　　总结上面创建实例对象：Class类的newInstance()方法是使用该类无参的构造函数创建对象, 如果一个类没有无参的构造函数, 就不能这样创建了,可以调用Class类的getConstructor(String.class,int.class)方法

　　　　取一个指定的构造函数然后再调用Constructor类的newInstance("张三",20)方法创建对象

　　获取全部构造方法　　

　　　　　　　　　　　　　　

3.3、获取成员变量并使用　

　　Field对象

　　　　获取指定成员变量

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　 Class.getField(String)方法可以获取类中的指定字段(可见的), 如果是私有的可以用getDeclaedField("name")方法获取,通过set(obj, "李四")方法可以设置指定对象上该字段的值,

　　　　　　　　　　如果是私有的需要先调用setAccessible(true)设置访问权限,用获取的指定的字段调用get(obj)可以获取指定对象中该字段的值

　　　　获取全部成员变量

　　　　　　　　

3.4、获得方法并使用　

　　　　　　　　　　　Method

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　Class.getMethod(String, Class...) 和 Class.getDeclaredMethod(String, Class...)方法可以获取类中的指定方法,　　　　

　　　　　　　　　　如果为私有方法，则需要打开一个权限。setAccessible(true);

　　　　　　　　用invoke(Object, Object...)可以调用该方法，

　　　　　　　　跟上面同理，也能一次性获得所有的方法

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3.5、获得该类的所有接口

　　Class[]　getInterfaces()：确定此对象所表示的类或接口实现的接口

　　返回值：接口的字节码文件对象的数组

3.6、获取指定资源的输入流

　　InputStream getResourceAsStream(String name)　　

　　return：一个 InputStream 对象；如果找不到带有该名称的资源，则返回 null

　　参数：所需资源的名称，如果以"/"开始，则绝对资源名为"/"后面的一部分。

四、两个实例来全面了解反射

实例1：

package corejava.test;

import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Constructor;

class A{
    private int id;
    private String name="Tom";
    private  A(int a,String name){
        id=a;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "A [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }
}

public class Test1 {

    public static Object createObject(String classname) throws Exception {
        Class<?> name = Class.forName(classname);
        return createObject(name);
    }
    public static Object createObject(Class<?>c) throws Exception{
        Object object=null;
        try {
            object=c.newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
//            如果此 Class 表示一个抽象类、接口、数组类、基本类型或 void；
//            或者该类没有 null 构造方法； 或者由于其他某种原因导致实例化失败。

//            2、数组类、基本类型  能够创建对象

            if(c.isArray()){
                object=Array.newInstance(c.getComponentType(),);
            }
            else if(c.isPrimitive()){

                if(c == boolean.class){
                    object=false;
                }else if(c==void.class){
                    throw new Exception(c.getName()+"不能创建对象！");
                }else {
                    object=;
                }
            }else {
//                3、没有 null 构造方法

                Constructor<?>[] constructors = c.getConstructors();

                if(constructors.length==) throw new Exception(c.getName()+"没有Public构造器！");

                Class<?>[] parameterTypes = constructors[].getParameterTypes();
                Object[] parameters=new Object[parameterTypes.length];
                for(int i=;i<parameters.length;i++){
                    parameters[i]=createObject(parameterTypes[i]);
                }
                object=constructors[].newInstance(parameters);
            }
//            1、其他某种原因、void、抽象类、接口时抛出异常
            if(object==null)throw new Exception(c.getName()+"不能创建对象！");
        }
        return object;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        System.out.println(createObject(A.class));
        System.out.println("ssss");
//        System.out.println(new String());
//        System.out.println("ssss");
    }

}

实例1

实例2：

package corejava.test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.lang.reflect.Parameter;
import java.nio.file.spi.FileSystemProvider;

import static java.lang.System.out;

final class B{
    private int id;
    private String name="Tom";
    private static String mm="Tom";
    private  B(int a,String name){
        id=a;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "B [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }
    public int f(String name,A a){
        return id;}
}
public class Test2 {

    public static void printClass(Class<?> c) throws Exception{
        //1、包名；
        out.println(c.getPackage()+";");
        //2、修饰符 +class+类名{
        out.println(Modifier.toString(c.getModifiers())+
                " class "+c.getSimpleName()+" {");

        //3、修饰符 +属性类型+属性名；
        for(Field f:c.getDeclaredFields()){
            out.print("\t"+Modifier.toString(f.getModifiers())+
                    " "+f.getType().getSimpleName()+" "+f.getName());
            f.setAccessible(true);
            if(Modifier.isStatic(f.getModifiers()))
                out.print(" = "+f.get(null));
            out.println(";");
        }

        //4、修饰符 +类名+( 参数类型+参数名字){  }
        for(Constructor<?> constructor:c.getDeclaredConstructors()){
            out.print("\t"+Modifier.toString(constructor.getModifiers())+" "+
                    c.getSimpleName()+"(");    

            Parameter[] ps = constructor.getParameters();
            for(int i=;i<ps.length;i++){
                out.print(ps[i].getType().getSimpleName()+" "
                    +ps[i].getName());
                if(i<ps.length-)out.print(",");
            }
            out.println("){}");
        }
        out.println();
        //5、修饰符 +返回类型+方法名++( 参数类型+参数名字){  }
        for(Method m:c.getDeclaredMethods()){
            out.print("\t"+Modifier.toString(m.getModifiers())+" "+
                    m.getReturnType().getSimpleName()+" "+
                    m.getName()+"(");    

            Parameter[] ps = m.getParameters();
            for(int i=;i<ps.length;i++){
                out.print(ps[i].getType().getSimpleName()+" "
                    +ps[i].getName());
                if(i<ps.length-)out.print(",");
            }
            out.println("){}");
            out.println();
        }
        //6、}
        out.println("}");

    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        printClass(Object.class);
    }

}

实例2

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