一文了解Java反射和应用
- 2019 年 10 月 7 日
- 笔记
作者：小铭同学 https://www.javazhiyin.com/34563.html
什么是反射
反射就是指程序在运行的时候可以知道一个类的自身信息。
- 对于任何一个类：可以知道这个类的属性和方法。
- 对于任何一个对象：可以调用这个对象的任何一个方法和属性。
反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象。
例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行 解剖，把个个 组成部分映射成一个个对象。（其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）
反射的功能
- 在运行时判断任意一个对象所属的类
- 在运行的时候构造任意一个类的对象
- 在运行时判断一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时调用任何一个对象的方法
- 生成动态代理（会有一篇关于动态代理的文章，在这里挖坑）
反射的优点和缺点
动态编译和静态编译
反射用到的是动态编译，既然有动态编译，就会有静态编译。
那么动态编译和静态编译又有什么区别？
静态编译:在编译的时候进确定类型，如果绑定对象成功，new 是静态加载类，就编译通过。
1 代码示例
public class Phone{ public static void main(String[] args){ if("iphone".equals(args[0])){ Iphone iphone = new Iphone(); iphone.call(); } if("xiaomi".equals(args[0])){ Xiaomi xiaomi = new Xiaomi(); xiaomi.call(); } } } class Xiaomi{ public void call(){ System.out.println("xiaomi is calling"); } } class Iphone{ public void call(){ System.out.println("iphone is calling"); } }
2 解释
当在Phone.java里面写好代码的时候，如果需要添加新的类，则需要直接在文件里面修改代码。假如需要添加一个华为手机，则我需要在Phone.java文件里面加个if语句判断传进来的参数是不是"huawei",这样增加了类之间的耦合性。
当删除一个类的时候Phone.java编译可能会出现错误。 假如我删除了小米手机这个类，phone.java文件没有删除if判断语句，那么phone.java在编译的时候则会失败。
没删除Xiaomi.java编译的时候是成功并且成功运行。
删除Xiaomi.java编译的时候就会失败了，因为Xiaomi.java不存在
动态编译:在运行的时候确定类型，绑定对象。最大发挥了Java的多态，降低类之间的耦合性。
1 代码示例
Phone.java
public static void main(String[] args){ try{ Class c = Class.forName("Huawei"); PhoneInterface cellPhone = (PhoneInterface)c.newInstance(); cellPhone.ring(); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } PhoneInterface.java interface PhoneInterface{ void ring(); } Huawei.java public class Huawei implements PhoneInterface{ @Override public void ring(){ System.out.println("huawei is ringing..."); } } OnePlus.java public class OnePlus implements PhoneInterface{ @Override public void ring(){ System.out.println("OnePlus is ringing..."); } }
2 解释
（1）对比静态编译，当我们需要往Phone.java里面传递新的类参数的时候，根本不需要修改Phone.java的代码，因为这里应用了Java的多态。只要新建一个新的类实现了PhoneInterface的接口，把类名传进去就可以调用。这里体现了 需要哪个类的对象就动态的创建哪个类的对象，也就是说动态的实现了类的加载。
（2）当删除一个类的时候，Phone.java文件不会编译失败。
比如说删除OnePlus.java
区别：这里说明了动态加载的在不修改Phone.java的前提下不会因为其它类的不存在而导致整个文件不能编译，而静态加载则会编译的时候绑定对象，从而导致编译失败。
优点
以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显。比如，一个大型的软件，不可能一次就把把它设计的很完美，当这个程序编译后，发布了，当发现需要更新某些功能时，我们不可能要用户把以前的卸载，再重新安装新的版本，假如这样的话，这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话，需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新，而采用反射机制的话，它就可以不用卸载，只需要在运行时才动态的创建和编译，就可以实现该功能。
缺点
对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。
Class类和类类型
Class类
所有的类是java.lang.Class类的对象，Class类是所有类的类，反射的基础。
Class对象（类类型）
普通类构造对象是：Student s = new Student();
但Class对象则不是，看Class类的源码，构造器是私有的，则用户无法直接像普通类那样new一个Class的对象，只有JVM才可以构造Class对象。
private Class(ClassLoader loader) { // Initialize final field for classLoader. The initialization value of non-null // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null. classLoader = loader; }
但是我们可以通过一个已知的类获得Class对象
有以下三种方式：
Class s = Student.class; Class s1 = new Student().getClass(); Class s2 = Class.forName("Student");
Class对象就是类类型，在这里表示的是Student类的类型，下面看一个图了解Class对象是什么和类在JVM中加载的过程
由图中可以看出，一个具体的Class对象就保存了具体类的基本属性和方法，并且可以调用。
Student类
package General; import java.lang.reflect.Method; public class Student { private String name; private int age; private String msg = "I am a student"; public void fun() { System.out.println("fun"); } public void fun(String name,int age) { System.out.println("我叫"+name+",今年"+age+"岁"); } public Student(){ } private Student(String name){ } 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; } public String getMsg() { return msg; } public void setMsg(String msg) { this.msg = msg; } }
反射相关操作
文章开始说过，反射会把一个类的成分（成员变量，方法，构造器）各自映射成一个个对象（Field对象，Method对象，Construct对象），
一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述。
java.lang.reflect.Constructor; java.lang.reflect.Field; java.lang.reflect.Method; java.lang.reflect.Modifier;
通过Class对象我们可以做什么呢？
- 获取成员方法Method
- 获取成员变量Field
- 获取构造函数Construct
获取成员方法
用法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) // 得到该类所有的方法，不包括父类的 public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) // 得到该类所有的public方法，包括父类的 //具体使用 Method[] methods = class1.getDeclaredMethods(); //获取class对象的所有声明方法 Method[] allMethods = class1.getMethods(); //获取class对象的所有public方法 包括父类的方法 Method method = class1.getMethod("info", String.class); //返回次Class对象对应类的、带指定形参列表的public方法 Method declaredMethod = class1.getDeclaredMethod("info", String.class); //返回次Class对象对应类的、带指定形参列表的方法
例子
public static void main(String[] args) { try { Class c = Class.forName("General.Student"); Object o = c.newInstance(); Method method = c.getMethod("fun",String.class,int.class); method.invoke(o,"jieMing",21); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
结果
只要知道包的限定名，就可以对Student这个类进行所有操作
获取成员变量信息
成员变量 = 成员类型+变量名
用法
获取成员变量，通过Class类的以下方法，变量是 成员变量名
public Field getDeclaredField(String name) // 获得该类自身声明的所有变量，不包括其父类的变量 public Field getField(String name) // 获得该类自所有的public成员变量，包括其父类变量 //具体实现 Field[] allFields = class1.getDeclaredFields(); //获取class对象的所有属性 Field[] publicFields = class1.getFields(); //获取class对象的public属性 Field ageField = class1.getDeclaredField("age"); //获取class指定属性 Field desField = class1.getField("des"); //获取class指定的public属性
例子
public static void main(String[] args) { try { Class c = Class.forName("General.Student"); Object o = c.newInstance(); Field field = c.getDeclaredField("msg"); //msg在例子中是私有变量，如果没设置之前，用c.getField（）是会报错的 field.setAccessible(true); //private设置为public System.out.println(c.getField("msg")); //用getFiled（）则可以直接访问 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
获取构造函数信息
获取构造函数，Class的方法如下
用法
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) // 获得该类所有的构造器，不包括其父类的构造器 public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) // 获得该类所以public构造器，包括父类 //具体 Constructor<?>[] allConstructors = class1.getDeclaredConstructors(); //获取class对象的所有声明构造函数 Constructor<?>[] publicConstructors = class1.getConstructors(); //获取class对象public构造函数 Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(String.class); //获取指定声明构造函数 Constructor publicConstructor = class1.getConstructor(String.class); //获取指定声明的public构造函数
例子
Student类的私有构造函数
private Student(String name){ System.out.println(name); }
获取私有的构造函数，并且设置为public从而可以创建对象
public static void main(String[] args) { try { Class c = Class.forName("General.Student"); Constructor constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class); constructor.setAccessible(true); //如果把这行注释掉，调用private的构造函数则会报错 constructor.newInstance("JieMingLi"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
结果
实现对数据库增，查。
原理
- 保存数据时：把pojo类的属性取出来，拼凑sql语句
- 查询数据的时：把查询到的数据包装成一个Java对象
- 一张数据表对应java的一个pojo对象，表中的每一个字段（column）对应pojo的每一个属性
- 数据表名和Pojo的类名相等，column和pojo的属性相等，不区分大小写（数据库中不区分大小写）
- pojo的每一个属性的get和set方法，都是为了后续的操作
实例
数据表User
pojo User类
package dbtest; public class User { private int id; private String name; private String pwd; private int age; @Override public String toString() { return "User{" + "id=" + id + ", name='" + name + ''' + ", pwd='" + pwd + ''' + ", age=" + age + '}'; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getPwd() { return pwd; } public void setPwd(String pwd) { this.pwd = pwd; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }
数据库连接的工厂类
package dbtest; import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; public class ConnectDBFactory { public static Connection getDBConnection(){ Connection conn = null; try { Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/sm"; String user = "root"; String password = "123456"; conn = DriverManager.getConnection(url,user,password); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return conn; } }
操作数据库的dao
package dbtest; import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; import java.lang.reflect.Method; import java.sql.*; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class SqlSession { public static String getSaveObjectSql(Object o) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException { String sql = "insert into "; /*获取Class对象*/ Class c = o.getClass(); /*获取pojo所有的方法*/ Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); /*获取全类名*/ String cName = c.getName(); /*通过全类名获取数据库名称*/ String tableName = cName.substring(cName.lastIndexOf(".")+1,cName.length()); sql+= tableName + "("; /*字段名字*/ List<String> fieldList = new ArrayList<>(); /*字段对应的值*/ List valueList = new ArrayList(); /*遍历Class对象的Method对象，就可以执行相对于的方法了*/ for (Method method : methods) { String methodName = method.getName(); /*找出get方法，并设置值*/ if(methodName.startsWith("get") && !method.equals("getClass")){ String fieldName = methodName.substring(3,methodName.length()); fieldList.add(fieldName); Object res = method.invoke(o,null); if(res instanceof String){ valueList.add("""+res+"""); }else{ valueList.add(res); } } } /*拼接sql语句的字段*/ for (int i = 0; i <fieldList.size() ; i++) { if(i < fieldList.size() - 1){ sql += fieldList.get(i) + ","; }else{ sql += fieldList.get(i) + ") values ("; } } /*拼接sql语句的值*/ for (int i = 0; i <valueList.size() ; i++) { if(i < valueList.size()-1){ sql += valueList.get(i) + ","; }else{ sql += valueList.get(i) + ")"; } } return sql; } /*保存数据的操作*/ public int saveObject(Object o) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, SQLException { Connection connection = ConnectDBFactory.getDBConnection(); String sql = getSaveObjectSql(o); PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql); int i = 0; i = statement.executeUpdate(); return i; } /* * 查询数据，查询出来的数据映射到pojo的每一个属性上 * */ public Object getObject(String pname,int id) throws ClassNotFoundException { /*通过包名获取数据表名*/ String tableName = pname.substring(pname.lastIndexOf(".")+1,pname.length()); String sql = "select * from " + tableName + " where Id = " + id; Connection conn = ConnectDBFactory.getDBConnection(); Class c = Class.forName(pname); Object obj = null; try{ Statement statement = conn.createStatement(); ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql); Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); while(resultSet.next()){ obj = c.newInstance(); for (Method method :methods ) { String methodName = method.getName(); if(methodName.startsWith("set")){ /*通过方法名获取数据库的列名*/ String columnName = methodName.substring(3,methodName.length()); /*获取参数的类型*/ Class[] params = method.getParameterTypes(); /*判断参数的类型*/ if(params[0] == String.class){ method.invoke(obj,resultSet.getString(columnName)); } if(params[0] == int.class){ method.invoke(obj,resultSet.getInt(columnName)); } } } } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } return obj; } public static void main(String[] args) { try{ SqlSession session = new SqlSession(); User user = new User(); user.setAge(22); user.setName("JiemingLi"); user.setId(44); user.setPwd("123456"); int resNum = session.saveObject(user); if(resNum > 0){ System.out.println("成功"); }else{ System.out.println("插入失败"); } User res = (User)session.getObject("dbtest.User",44); System.out.println(res); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } }
结果
总结
Java反射非常好用，灵活性非常大，不用花费太多的时间去写操作数据库的代码，让重点在开发者的业务逻辑上。现在很多和数据库操作的框架都用到反射，只要配置文件，按照框架的规则就可以对数据库进行相对应的操作了。
参考
http://www.cnblogs.com/jqyp/archive/2012/03/29/2423112.html https://www.daidingkang.cc/2017/07/18/java-reflection-annotations/ https://blog.csdn.net/lwl20140904/article/details/80163880
