一、概述

反射是Java中提供的一种机制，它允许我们在程序运行的时候，动态获取一个类中的基本信息，并且可以调用类中的属性（field）、方法（method）、构造器（constructor）。反射主要依赖于java.lang.Class类型对象实现。
每种类型（无论是基本类型还是引用类型）加载到内存之后，都会在内存中生成一个Class类型对象（每种类型对应一个唯一的Class对象），这个对象就代表这个具体的Java类型，并且保存了这个类型中的基本信息（元数据）。Class类型的对象又被称为字节码对象或镜像。要获取类型的镜像，有以下三种方式（这4个对象都是相同的）：

  1. Class<> c1 = 类型名.class; // 对于基本数据类型、类、接口和数组，类型名如：int、int[]、Integer、Student
  2. Class<> c2 = Class.forName("全限定类名"); // 对于数组、类和接口，全限定类名如：[[list、[list、com.briup.Student
  3. Class<Student> c21 = (Student) Class.forName("com.briup.Student"); // 对于具有范型的类类型，通过forName方法获取时必须强转，且需要抛异常
  4. Class c3 = new 类型名().getClass(); // 对于类和数组

二、获取类的元数据

通过类的镜像，可以获取类的修饰符、类名、父类名、实现的接口、包名，以及其中的属性、方法和构造器。

  1. Class c = student.getClass(); // 获取student对象的类对象
  2. c.getName(); // 全限定类名
  3. c.getSimpleName(); // 简单类名
  4. c.getPackage().getName(); // 包名
  5. Modifier.toString(c.getModifiers()); // 修饰符，这里的返回值是修饰符的编码，故通过toString方法获取解码后的修饰符
  6. c.getSuperclass().getName(); // 父类名
  7. Arrays.toString(c.getInterfaces()); // 实现的接口，这里返回的是一个数组，故通过toString方法以便打印
  8. Object.class.isAssignableFrom(c); // 判断Object是不是c的父类
  10. Field[] fields = c.getFields(); // 获取类中属性的公有对象列表
  11. Field[] decFields = c.getDeclaredFields(); // 获取类中属性的对象列表（包括私有）
  12. Field field = c.getField("name"); // 获取类中name属性的对象（须为公有）
  13. Field decField = c.getDeclaredField("name"); // 获取类中name属性的对象（可以是私有）
  14. Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); // 获取类中方法的对象列表（包括私有）
  15. Constructor[] constructors = c.getDeclaredConstructors(); // 获取类中构造器的对象列表（包括私有）

从上面可以看出，不单是类拥有对象，类中的属性、方法、构造器，甚至是参数列表的参数（java.lang.reflect.Parameter）、异常的类型，都有对应的对象。这体现了Java“万物皆对象”的理念。

三、获取类的属性、方法和构造器对象

通过属性、方法和构造器对象，可以访问属性、调用方法、创建对象。其中，根据不同的修饰符，具体步骤也不太一样。

（一）属性（java.lang.reflect.Field）

  1. Field[] fs = c.getDeclaredFields(); // 获取属性列表
  2. Field f = f[0]; // 获取第0个属性（的对象），也可以通过遍历等方式获取
  3. Modifier.toString(f.getModifiers()); // 修饰符
  4. f.getType().getName(); // 类型
  5. f.getName(); // 属性名
  7. f.setAccessible(true); // 若f为私有属性，需要修改可访问性（可见性）为true
  8. f.set(stu, "tom"); // 对stu对象的f属性赋值tom
  9. f.set(null, "tom"); // 对静态属性f赋值tom，因为没有对象，故为null
  10. f.get(stu); // 获取stu对象的f属性

（二）方法（java.lang.reflect.Method）

  1. Method m = c.getMethod("toString"); // 获取方法名为toString、参数列表为空（null）的public方法对象
  2. m = c.getMethod("getName", String.class, int.class); // 获取方法名为getName、参数列表为(String, int)的方法对象
  3. Modifier.toString(m.getModifiers()); // 修饰符
  4. m.getReturnType().getName(); // 返回值类型
  5. m.getName(); // 方法名
  6. m.getParameterCount(); // 参数列表参数个数
  7. Class[] paramArr = m.getParameterTypes(); // 参数类型列表
  8. Class[] exceptionArr = m.getExceptionTypes(); // 异常列表
  10. m.setAccessible(true); // 若m为私有方法，需要修改可访问性为true
  11. m.invoke(stu, null); // 调用stu对象的m方法，参数为null，返回值为方法的返回值；若方法返回值为void，则返回null
  12. m.invoke(stu, "tom", 12); // 调用stu对象的m方法，参数为tom和12
  13. m.invoke(null, "tom", 12); // 调用静态方法m，参数为tom和12

（三）构造器（java.lang.reflect.Constructor）

  1. Constructor constructor = c.getConstructor(String.class, int.class); // 获取参数列表为(String, int)的public构造器
  2. Modifier.toString(constructor.getModifiers()); // 修饰符
  3. constructor.getName(); // 构造器名
  4. Class[] paramArr = constructor.getParameterTypes(); // 参数类型列表
  5. Class[] exceptionArr = constructor.getExceptionTypes(); // 异常列表
  7. constructor.newInstance("tom",20); // 调用参数列表为(String, int)的构造器获取一个对象
  8. c.newInstance(); // 调用Student的无参构造器，使用无参构造器不需要构造器对象

四、总结

  • 对于私有代码，需要使用getDeclared系列方法获取对象，再使用setAccessible开放可访问性后才可以使用。
  • 对于静态代码，使用时将对应参数位置的对象设为null即可。
  • 使用反射，可以访问私有的代码，破坏了类的封装性。这对于属性和方法是推荐的，但不推荐使用反射创建对象。
  • 在使用字符串获取类、属性和方法对象时，对于能否获取到对应的对象、对象的类型都是未知的，故需要抛异常和强转（若规定了范型）。