什么是反射

反射（Reflection）是Java的特征之一，它允许允许中的Java程序获取自身的信息，并且可以操作类或对象的内部属性。

Oracle 官方对反射的解释是：

Reflection enables Java code to discover information about the fields, methods and constructors of loaded classes, and to use reflected fields, methods, and constructors to operate on their underlying counterparts, within security restrictions.
The API accommodates applications that need access to either the public members of a target object (based on its runtime class) or the members declared by a given class. It also allows programs to suppress default reflective access control.

简而言之，通过反射，我们可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。程序中一般的对象的类型都是在编译期就确定下来的，而 Java 反射机制可以动态地创建对象并调用其属性，这样的对象的类型在编译期是未知的。所以我们可以通过反射机制直接创建对象，即使这个对象的类型在编译期是未知的。

反射的核心是 JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

Java 反射主要提供以下功能：

  • 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
  • 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）
  • 在运行时调用任意一个对象的方法

反射的基本运用

获取Class对象

  1. 使用Class类的forName静态方法
  1. public static Class<?> forName(String className)
  2.     ...
  4.     //比如在JDBC开发中常用此方法加载数据库驱动
  5.     Class.forName(driver);
  1. 直接获取某一个对象的class
  1. Class<?> klass = int.class;
  2. Class<?> classInt = Integer.TYPE;
  1. 调用某个对象的getClass()方法
  1. StringBuilder str = new StringBuilder("123");
  2. Class<?> klass = str.getClass();

判断是否为某个类的实例

一般地，我们用instanceof关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中Class对象的isInstance()方法来判断是否为某个类的实例，它时一个native方法

  1. public native boolean isInstance(Object obj);

创建实例

通过反射来生成对象主要有两种方式

  • 使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例
  1. Class<?> c = String.class;
  2. Object str = c.newInstance();
  • 先通过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例
  1. //先获取String所对应的class对象
  2. Class<?> c= String.class;
  3. //获取String类带一个String参数的构造器
  4. Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);
  5. //根据构造器创建实例
  6. Object obj = constructor.newInstance("23333");
  7. System.out.println(obj);

获取方法

获取某个Class对象的方法集合，主要有以下几个方法

  • getDeclaredMethods 方法返回类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。
  1. public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
  • getMethods 方法返回某个类的所有公用（public）方法，包括其继承类的公用方法。
  1. public Method[] getMethods() throws SecurityException
  • getMethod 方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象。
  1. public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
  1. //一个栗子
  2. public class Add {
  3.     public int sum;
  5.     public int add(int a, int b){
  6.         return a+b;
  7.     }
  8. }
  10. public void test(){
  11.            //获取该对象
  12.         Class<?> klass = Add.class;
  13.         //获取该对象一个实例
  14.         Object object = klass.newInstance();
  15.         //获取该类的指定方法
  16.         Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class);
  17.         System.out.println(object);
  18.         System.out.println(method);
  19. }

获取构造器信息

获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似。主要是通过Class类的getConstructor方法得到Constructor类的一个实例，而Constructor类有一个newInstance方法可以创建一个对象实例:

  1. public T newInstance(Object ... initargs)

此方法可以根据传入的参数来调用对应的Constructor创建对象实例。

获取类的成员变量信息

  • getFiled：访问公有的成员变量
  • getDeclaredField：所有已声明的成员变量，但不能得到其父类的成员变量

getFileds 和 getDeclaredFields 方法用法同上（参照 Method）。

  1. Class<?> klass = Add.class;
  2.         //获取公有成员变量sum的信息
  3.         Field str = klass.getField("sum");
  4.         System.out.println(str);

调用方法

当我们从类中获取了一个方法后，我们就可以用 invoke() 方法来调用这个方法。invoke 方法的原型为:

  1. public Object invoke(Object obj, Object... args)
  2.         throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
  3.            InvocationTargetException
  1. //聚个栗子
  2. public void test(){
  3.     //获取类对象
  4.      Class<?> klass = Add.class;
  5.     //获取实例
  6.     Object object = klass.newInstance();
  7.     //获取add方法
  8.     Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class);
  9.     //调用方法
  10.     Object result = method.invoke(object,2,1);
  11.     //add(2,1) 结果为 3
  12.     System.out.println(result);   
  13. }

利用反射创建数组

  1. public static void testArray() throws ClassNotFoundException {
  2.         Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
  3.         Object array = Array.newInstance(cls,25);
  4.         //往数组里添加内容
  5.         Array.set(array,0,"hello");
  6.         Array.set(array,1,"Java");
  7.         Array.set(array,2,"fuck");
  8.         Array.set(array,3,"Scala");
  9.         Array.set(array,4,"Clojure");
  10.         //获取某一项的内容
  11.         System.out.println(Array.get(array,3));
  12.     }
  14. /*
  15. 其中的Array类为java.lang.reflect.Array类。我们通过Array.newInstance()创建数组对象，它的原型是:
  16. */
  17. public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length)
  18.         throws NegativeArraySizeException {
  19.         return newArray(componentType, length);
  20.     }
  22. /*
  23. 而 newArray 方法是一个 native 方法，它在 HotSpot JVM 里的具体实现我们后边再研究
  24. */
  25. private static native Object newArray(Class<?> componentType, int length)
  26.         throws NegativeArraySizeException;

反射的一些注意事项

由于反射会额外消耗一定的系统资源，因此如果不需要动态地创建一个对象，那么就不需要用反射。

另外，反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题。