Java 基础篇之反射
- 2019 年 10 月 7 日
- 筆記
反射
使用反射获取程序运行时的对象和类的真实信息。
获取 Class 对象
每个类被加载之后，系统会为该类生成一个对应的 Class 对象，通过该 Class 对象可以访问到 JVM 中的这个类。
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使用 Class 类的 forName(String clazzName) 静态方法。字符串参数的值是某个类的全限定类名，必须包含完整的包名
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调用某个类的 class 属性
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调用某个对象的 getClass() 方法。该方法是 java.lang.Object 类中的一个方法，所有的 Java 对象都可以调用，返回该对象所属类对应的 Class 对象
获取 Class 对象中信息
Class 类提供了大量的实例方法来获取该 class 对象所对应的类的详细信息。更多请参考 API。
import java.lang.reflect.*; import java.lang.annotation.*; public class ClassTest { private ClassTest() { } public ClassTest(String name) { System.out.println("执行有参数的构造器"); } public void info() { System.out.println("执行无参数的info方法"); } public void info(String str) { System.out.println("执行有参数的info方法" + ",其 str 参数值: " + str); } class Inner { } public static void main(String[] args) throws Exception { Class<ClassTest> clazz = ClassTest.class; // 获取 clazz 对象所对应类的全部构造器 Constructor<?>[] ctros = clazz.getDeclaredConstructors(); System.out.println("ClassTest 的全部构造器如下: "); for (Constructor c : ctros) { System.out.println(c); } // 获取 clazz 对象所对应类的全部 public 构造器 Constructor<?>[] publicCtors = clazz.getConstructors(); System.out.println("ClassTest的全部public构造器如下："); for (Constructor c : publicCtors) { System.out.println(c); } // 获取 clazz 对象所对应类的全部 public 方法 Method[] mtds = clazz.getMethods(); System.out.println("ClassTest 的全部 public 方法如下： "); for (Method md : mtds) { System.out.println(md); } // 获取 clazz 对象所对应类的指定方法 System.out.println("ClassTest 里带一个字符串参数的 info 方法为:" + clazz.getMethod("info", String.class)); // 获取 clazz 对象所对应类的全部注解 Annotation[] anns = clazz.getAnnotations(); System.out.println("ClassTest 的全部 Annotation 如下： "); for (Annotation an : anns) { System.out.println(an); } // 获取 clazz 对象所对应类的全部内部类 Class<?>[] inners = clazz.getDeclaredClasses(); System.out.println("ClassTest 的全部内部类如下： "); for (Class c : inners) { System.out.println(c); } // 使用 Class.forName() 方法加载 ClassTest 的 Inner 内部类 Class inClazz = Class.forName("ClassTest$Inner"); // 访问该类所在的外部类 System.out.println("inClazz 对应类的外部类为: " + inClazz.getDeclaringClass()); System.out.println("ClassTest 的包为：" + clazz.getPackage()); System.out.println("ClassTest 的父类为：" + clazz.getSuperclass()); } }应用
Class 对象可以获得对应类的方法（由 Method 表示）、构造器（由 Constructor 表示）、成员变量（由 Field 对象表示），且这个三个类都实现了 java.lang.reflect.Member 接口。程序可以通过 Method 对象来执行对应的方法，通过 Constructor 对象来调用对应的构造器创建实例，通过 Field 对象直接访问并修改对象的成员变量值。
创建对象
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使用 Class 对象的 newInstance() 方法来创建 Class 对象对应类的实例。要求该 Class 对象的对应类有默认构造器
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先使用 Class 对象获取指定的 Constructor 对象，再调用 Constructor 对象的 newInstance() 方法来创建该 Class 对象对应类的实例。这种方式可以选择使用指定的构造器来创建实例
方式一
实现了一个简单的对象池，该对象池会根据配置文件读取 key-value 对，然后创建这些对象并放入 HashMap 中
import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Properties; public class ObjectPoolFactory { private Map<String, Object> objectPool = new HashMap<>(); private Object createObject(String clazzName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { Class<?> clazz = Class.forName(clazzName); // 使用 Class 对象对应的类的默认构造器 return clazz.newInstance(); } public void initPool(String fileName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { try ( FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName) ) { Properties props = new Properties(); props.load(fis); for ( String name: props.stringPropertyNames()) { objectPool.put(name, createObject(props.getProperty(name))); } } catch (IOException ex) { System.out.println("读取" + fileName + "异常"); } } public Object getObject(String name) { return objectPool.get(name); } public static void main(String[] args) throws Exception{ ObjectPoolFactory pf = new ObjectPoolFactory(); pf.initPool("obj.txt"); System.out.println(pf.getObject("a")); System.out.println(pf.getObject("b")); } } /* obj.txt 内容： a=java.util.Date b=javax.swing.JFrame */方式二
import java.lang.reflect.Constructor; public class CreateJFrame { public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> jframeClazz = Class.forName("javax.swing.JFrame"); // 选择使用指定的构造器 Constructor ctor = jframeClazz.getConstructor(String.class); Object obj = ctor.newInstance("测试窗口"); System.out.println(obj); } }调用方法
每个 Method 对象对应一个方法，获得 Method 对象后，就可以通过该 Method 来调用它对应的方法。
Method 包含一个 invoke() 方法，该方法的签名如下：
- Object invoke(Object obj, Object… args)：该方法中的 obj 是执行方法的主调（即类的实例对象），后面的 args 是执行该方法的实参
下面是对之前的对象工厂池进行增强，允许在配置文件中增加配置对象的成员变量值，对象池工厂会读取该对象配置的成员变量值，并利用该对象对应的 setter 方法设置成员变量的值：
import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; import java.lang.reflect.Method; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Properties; public class ExtendedObjectPoolFactory { // 定义一个对象池，前面是对象名，后面是实际的对象 private Map<String, Object> objectPool = new HashMap<>(); private Properties config = new Properties(); // 从指定文件中初始化 Properties 对象 public void init(String fileName) { try ( FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName); ) { config.load(fis); } catch (IOException ex) { System.out.println("读取" + fileName + "异常"); } } // 定义创建对象的方法 private Object createObject(String clazzName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { // 根据字符串来获取对应的 Class 对象 Class<?> clazz = Class.forName(clazzName); // 使用 clazz 对应类的默认构造器创建实例 return clazz.newInstance(); } // 初始化对象池 public void initPool() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { for (String name : config.stringPropertyNames()) { if (!name.contains("%")) { objectPool.put(name, createObject(config.getProperty(name))); } } } // 根据属性文件来调用指定对象的 setter 方法 public void initProperty() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException { for (String name : config.stringPropertyNames()) { if (name.contains("%")) { String[] objAndProp = name.split("%"); Object target = getObject(objAndProp[0]); String mtdName = "set" + objAndProp[1].substring(1); // 通过 target 的 getClass() 获取它的实现类所对应的 Class 对象 Class<?> targetClass = target.getClass(); // 获取希望调用的 setter 方法 Method mtd = targetClass.getMethod(mtdName, String.class); // 通过 Method 的 invoke 方法执行 setter 方法 mtd.invoke(target, config.getProperty(name)); } } } public Object getObject(String name) { // 从 objectPool 中取出指定 name 对应的对象 return objectPool.get(name); } public static void main(String[] args) throws Exception { ExtendedObjectPoolFactory epf = new ExtendedObjectPoolFactory(); epf.init("extObj.txt"); epf.initPool(); epf.initProperty(); System.out.println(epf.getObject("a")); } } /* extObj.txt 内容 a=java.util.Date b=javax.swing.JFrame # set the title of a a%title=Test Title */PS：当通过 Method 的 invoke() 方法来调用对应的方法时，Java 会要求程序必须有调用该方法的权限。如果需要调用某个对象的 private 方法，则可以先调用 Method 对象的如下方法：
- setAccessible(boolean flag)：值为 true，表示该 Method 在使用时取消访问权限检查
访问成员变量值
Filed 提供如下两组方法来读取或设置成员变量值：
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getXxx(Object obj)：获取 obj 对象的该成员变量的值。此处的 Xxx 对应 8 中基本类型。如果成员变量的类型是引用类型，则直接使用 get
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setXxx(Object obj, Xxx val)：将 obj 对象的成员变量值设为 val 值。此处的 Xxx 对应 8 中基本类型。如果成员变量的类型是引用类型，则直接使用 set
public class Person { private String name; private int age; public String toString() { return "Person[name:" + name + ", age:" + age + "]"; } } import java.lang.reflect.Field; public class FieldTest { public static void main(String[] args) throws Exception { Person p = new Person(); Class<Person> personClazz = Person.class; Field nameField = personClazz.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); nameField.set(p, "crazy"); Field ageField = personClazz.getDeclaredField("age"); ageField.setAccessible(true); ageField.setInt(p, 30); System.out.println(p); } }泛型在反射中的应用
在反射中使用泛型，反射生成的对象就不需要进行强制类型转换。
import java.util.Date; public class CrazyitObjectFactory { public static <T> T getinstance(Class<T> cls) { try { return cls.newInstance(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } } public static void main(String[] args) { // 获取实例后无需进行类型转换 Date d = CrazyitObjectFactory.getinstance(Date.class); } }欢迎关注我的公众号
