反射机制

Java Reflection

  • Reflection（反射）是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
  Class c = Class.forName("java.lang.String")

  • 加载问类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象称之为：反射。

    正常方式：引入需要的“包类”名称 --> 通过new实例化 --> 取得实例化对象
    反射方式：实例化对象 --> getClass()方法 --> 得到完整的“包类”名称

Java反射机制提供的功能

  • 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
  • 在运行时判断一个类所具有的成员变量和方法
  • 在运行时获取泛型信息
  • 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  • 在运行时处理注解
  • 生成动态代理
    ...

反射相关的主要API

  • java.lang.Class：代理一个类
  • java.lang.Method：代理类的方法
  • java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
  • java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器
    ...

Class类

  • 在Object类中定义了一下方法，此方法将被所有子类继承
public final Class getClass()

  • 以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称

  • 对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构（class、interface、enum、annotation、primitive type、void、[]）的有关信息。

    • Class本身也是一个类
    • Class对象只能由系统建立对象
    • 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
    • 一个Class对象对应的是一个加载带JVM中的一个.class文件
    • 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
    • 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
    • Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类、唯有先获得相应的Class对象。

Class类的常用方法

  • 方法名：功能说明
    static Class.forName(String name)：返回指定类名name的Class对象
    Object newInstance()：调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例
    getName()：返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称
    Class getSuperClass()：返回当前Class对象的父类的Class对象
    Class[] getInterfaces()：获取当前Class对象的接口
    ClassLoader getClassLoader()：返回该类的类加载器
    Constructor[] getConstructors()：返回一个包含某些Constructor对象的数组
    Method getMethod(String name, Class.. T)：返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType
    Field[] getDeclaredFields()：返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例

  1. 若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高
Class class = Person.class;
  1. 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Class class = person.getClass();
  1. 已知一个类的全类名，且该类在路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException
Class class = Class.forName("demo01.Student");
  1. 内置基本数据类型可以直接用类名.Type
  2. 还可以利用Class Loader

可以有Class对象的类型

  • class；外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类。
  • interface：接口
  • []：数组
  • enum：枚举
  • annotation：注解@interface
  • primitive type：基本数据类型
  • void

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

  1. 通过Class类的get Method(String name, Class...parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置次方法操作时所需要的参数类型。
  2. 之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object invoke(Object obj, Object ... args)

  • Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
  • 若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null
  • 若原方法形参列表为空，则Object[] args 为null
  • 若原方法声明为private，则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的set Accessible(true)方法，将可访问private的方法。

setAccessible

  • Method和Filed(属性)、Constructor(构造函数)对象都有setAccessible()方法
  • setAccessible作用时启动和禁用访问安全检查的开关
  • 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查
    • 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true
    • 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
  • 参数值为false则指示反射的对象应该实施java语言访问检查

反射操作泛型

  • Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除。
  • 为了通过反射操作这些类型，Java新增了Parameterized Type，Generic Array Type，Type Variable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是有和原始类型齐名的类型
  • ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection<String>
  • GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
  • TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
  • WildcardType：代表一种通配符类型表达式

反射操作注解

  • getAnnotation
  • getAnnotation
package com.xxx.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

/**
 * 练习反射操作注解
 *  了解什么是ORM？
 *     *Object relationship Mapping -->对象关系映射(数据库表于实体类属性)
 *     *类和表结构对应
 *     *属性和字段对应
 *     *对象和记录对应
 *   **要求：利用注解和反射完成类和表结构的映射关系
 *
 */
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.xxx.reflection.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获取注解的value的值
        TableStudent annotation = c1.getAnnotation(TableStudent.class);
        System.out.println(annotation.value());

        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        FieldStudent annotation1 = name.getAnnotation(FieldStudent.class);
        System.out.println(annotation1.columnName());
        System.out.println(annotation1.type());
        System.out.println(annotation1.length());
    }
}

@TableStudent("db_student")
class Student2{
    @FieldStudent(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FieldStudent(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
    private int age;
    @FieldStudent(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 10)
    private String name;

    public Student2() {
    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableStudent{
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldStudent{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}
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