java的反射机制

起因

反射是一种很通用的技术,几乎在大部分的jar包中都会利用到反射机制,而且,我所学习到的几门语言中,都存在反射机制,或者是类似于反射的机制。因此,我们了解反射机制,对于我们了解语言的特性是非常有好处的。

初步运用

我们先来看一个例子
Car类

package com.zhen.reflect;

public class Car {

    private String brand;
    private String color;
    private int maxSpeed;
    public String getBrand() {
        return brand;
    }
    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    /**
     * 
     */
    public Car() {
    }
    
    public void introduce() {
        System.out.println("Car [brand=" + brand + ", color=" + color + ", maxSpeed=" + maxSpeed + "]");
    }
    public int getMaxSpeed() {
        return maxSpeed;
    }
    public void setMaxSpeed(int maxSpeed) {
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }
}

Reflect反射应用

package com.zhen.reflect;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class Reflect {

    public static Car initByDefaultConst() throws Throwable{
        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        Class clazz = loader.loadClass("com.zhen.reflect.Car");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor((Class[])null);
        Car car = (Car)constructor.newInstance();
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Method setBrand = clazz.getMethod("setBrand", String.class);
        setBrand.invoke(car, "BMW一系");
        Method setColor = clazz.getMethod("setColor", String.class);
        setColor.invoke(car, "黑色");
        Method setMaxSpeed = clazz.getMethod("setMaxSpeed", int.class);
        setMaxSpeed.invoke(car, 200);
        return car;
        
    }
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        Car car = initByDefaultConst();
        car.introduce();
    }
}

运行程序,控制台打印:Car [brand=BMW一系, color=黑色, maxSpeed=200]

这说明我们完全可以通过编程方式调用Class的各项功能,与通过构造函数和方法直接调用类方法的效果是一样的,只不过前者是间接调用,后者是直接调用。
我们在上面的例子中运用了几个重要的反射类,分别是ClassLoader,Class,Constructor和Method,

类加载器ClassLoader

类加载器的工作机制

  类加载器就是寻找类的节码文件并构造出类在JVM内部表示的组件。

类加载器的加载步骤

  • 装载:查找和导入Class文件,
  • 链接:执行校验,准备和解析步骤,其中解析步骤是可以选择的
    • 校验:检查载入Class文件数据的正确性
    • 准备:给类的静态变量分配存储空间
    • 解析:将符号引用转换成直接引用
  • 初始化:对类的静态变量、静态代码块执行初始化工作。

类装载工作由ClassLoader及其子类负责,ClassLoader是一个重要的Java运行时系统组件,他负责在运行时查找和装入Clas字节码文件。JVM在运行时会产生3个ClassLoader:根装载器,ExtClassLoader(扩展类装载器)和AppClassLoader。根装载器不是ClassLoader的子类,它使用C++语言编写,因此在Java中看不到它。ExtClassLoader和AppClassLoader都是ClassLoader的子类。其中ExtClassLoader负责装载JRE、扩展目录ext中的jar类包,AppClassLoader负责装载Classpath路径下的类包
这三个类装载器之间存在父子层级关系,即根装载器是ExtClassLoader的父装载器,ExtClassLoader是AppClassLoader的父装载器,在默认情况下,使用AppClassLoader装载应用程序的类。这个结果我们可以利用上述例子中的loader进行试验,在此不做赘述。

重要方法

  • Class loadClass(String name):name参数就是需要装载类的名字,必须使用全限定名。
  • Class findSystemClass(string name):从本地文件系统载入Class文件。
  • ClassLoader getParent():获取类装载器的父装载器

Java反射机制

Class反射对象描述类语义结构。可以从Class对象中获取构造函数,成员变量,方法类等类元素的反射对象,并以编程的方式通过这些反射对象对目标对象进行操作。

Constructor:类的构造函数反射类

  • Class#getConsructors()方法可以获取类的所有构造函数反射对象数组
  • Class#.getConstructor(parameterTypes),获取拥有特定入参的构造函数反射对象。
  • 另外一个主要方法是newInstance(Object[] args),该方法可以创建一个对象的类的实例,相当于new关键字

Method类方法的反射类

  • Class#getDeclaredMethods()获取类的所有方法反射类对象数组Method[]
  • Class#getDeclaredMethod(name, parameterTypes)获取特定签名的方法,其中name为方法名,parameterTypes为方法入参类型列表
  • 最重要的方法invoke(obj,args),调用方法其中obj是表示操作的目标对象,args为方法入参。
  • 还有获取类方法更多信息的方法,getReturnType获取方法的返回值类型,getParameterTypes()获取方法的入参类型数组

Field类的成员变量方法类

  • Class#getDeclaredFields()获取类的成员变量反射对象数组
  • Class#getDeclaredField(string name )获取某个特定名称的成员变量反射 对象。
  • 最重要的方法set(Object obj,Object value)obj表示操作的目标对象,通过value为目标对象的成员变量设置值,如果成员变量为基础类型,则可以利用Field提供的带类型名的设置值得方法,如SetBoolean(Object obj,boolean value)等

注意

在访问private或者protected成员变量时,必须通过setAccessible(boolean access)方法取消Java语言检查,否则将抛出IllegalAccessException.如果JVM的安全管理器设置了相应的安全机制,那么调用方法将抛出SecurityException。

参考资料《精通Spring 4.x 企业应用开发实战》

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