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到底什么是反射?反射究竟能用來干什么?(到底什么是反射-反射究竟能用來干什么呢)

到底什么是反射?反射究竟能用來干什么?(到底什么是反射-反射究竟能用來干什么呢)

反射,顧名思義,它是一種逆向的操作。就好像人在照鏡子的時(shí)候,正是由于光的反射,才能看到鏡子中的自己。而在Java中,反射功能就好比是一面鏡子,通過它,我們可以在程序運(yùn)行過程中看到Class以及對(duì)象的相關(guān)信息。

在以往的經(jīng)驗(yàn)中,當(dāng)我們需要完成某些操作,往往是在編譯之前完成,比如根據(jù)創(chuàng)建對(duì)象、讀取屬性、設(shè)置屬性;我們把這些程序編寫完之后編譯器會(huì)將之編譯為class文件,然后直接在虛擬機(jī)中運(yùn)行就可以了,大部分情況確實(shí)是這樣,這也是為什么Java是"靜態(tài)語(yǔ)言"。

但是我們卻可以通過反射來完成在動(dòng)態(tài)語(yǔ)言中才能做到的一些操作,比如首先第一步,通過反射獲取某個(gè).class文件的結(jié)構(gòu)信息。

示例如下:

/** * 蝙蝠俠 */public class Batman { public Batman(String name,int age,String power){ this.name = name; this.age = age; this.power = power; } //蝙蝠俠的名字 private String name; //蝙蝠俠的年齡 private int age; //蝙蝠俠的超能力 private String power; 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 getPower() { return power; } public void setPower(String power) { this.power = power; } /** 跟小貓談戀愛 */ private void beInLove(){ System.out.println("蝙蝠俠正在跟小貓談戀愛"); } /** 教訓(xùn)小丑 */ public void work(){ System.out.println("蝙蝠俠正在教訓(xùn)小丑"); } private void workWithGordon(String name){ System.out.printf("蝙蝠俠正在和%s一起教訓(xùn)小丑",name); }}復(fù)制代碼

//測(cè)試類public class ReflectTest { public static void main(String[] args) { Class cls = Batman.class; //1.獲取class中的所有屬性,包括全局屬性和局部屬性 Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); System.out.println("屬性:"); for (Field f : fields) { System.out.println(f); } System.out.println("方法:"); //獲取class中的所有方法 Method[] mets = cls.getDeclaredMethods(); for (Method met : mets) { System.out.println(met); } System.out.println("構(gòu)造器:"); //獲取class中的所有構(gòu)造器 Constructor[] cons = cls.getDeclaredConstructors(); for (Constructor c : cons) { System.out.println(c); } }}復(fù)制代碼

運(yùn)行結(jié)果:
屬性:
private java.lang.String day2.demo2.Batman.name private int day2.demo2.Batman.age private java.lang.String day2.demo2.Batman.power
方法:
public int day2.demo2.Batman.getAge() public void day2.demo2.Batman.setAge(int) public java.lang.String day2.demo2.Batman.getPower() public void day2.demo2.Batman.setPower(java.lang.String) public java.lang.String day2.demo2.Batman.getName() public void day2.demo2.Batman.setName(java.lang.String)
構(gòu)造器:
public day2.demo2.Batman(java.lang.String,int,java.lang.String)

java程序在運(yùn)行時(shí),虛擬機(jī)在加載類時(shí),會(huì)為這個(gè)類創(chuàng)建一個(gè)Class對(duì)象,用來表示這個(gè)類的信息??梢酝ㄟ^類名.class、Class.forName("類名")、Object.getClass等方式獲取到一個(gè)Class對(duì)象,這個(gè)對(duì)象記錄了類的信息,通過它可以逆向獲取類的結(jié)構(gòu)。

在示例中,通過Class對(duì)象中方法的調(diào)用,獲取了Batman類中的所有屬性、方法、構(gòu)造器,但是反射的功能遠(yuǎn)不止于此,比如通過上述三個(gè)方法獲取到的Field、Method、Constructor數(shù)組對(duì)象完成進(jìn)一步的操作:

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) { Class cls = Batman.class; Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); System.out.println("屬性:"); System.out.println("訪問修飾符:" Modifier.toString(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否靜態(tài)的:" Modifier.isStatic(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否為public:" Modifier.isPublic(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否常量:" Modifier.isFinal(fields[0].getModifiers())); System.out.println("方法:"); Method[] mets = cls.getDeclaredMethods(); System.out.println("是否為本地方法:" Modifier.isNative(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否為抽象方法:" Modifier.isAbstract(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否為接口:" Modifier.isInterface(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否線程同步:" Modifier.isSynchronized(mets[0].getModifiers())); System.out.println("構(gòu)造器:"); Constructor[] cons = cls.getDeclaredConstructors(); System.out.println("是否公有:" Modifier.isPublic(cons[0].getModifiers())); /** * ... * */ }}復(fù)制代碼

以上這些都是直接對(duì)Class類的操作,其實(shí)java反射也同樣支持對(duì)運(yùn)行中的對(duì)象的操作,甚至可以修改對(duì)象中屬性的值。

示例代碼:

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException { Batman batman = new Batman("布魯斯韋恩",27,"有錢"); Class cls = batman.getClass(); Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); /**獲取第一個(gè)屬性name的值,由于是private屬性, 所以會(huì)報(bào)IllegalAccessException異常,很顯然是與權(quán)限有關(guān)*/ try { var name = fields[0].get(batman); System.out.println(name); }catch (IllegalAccessException e){ //這里通過一個(gè)方法設(shè)置可訪問對(duì)象的可訪問標(biāo)志 fields[0].setAccessible(true); var name = fields[0].get(batman); System.out.println(name); } //但是這里設(shè)置的只是數(shù)組中第一個(gè)屬性的訪問權(quán)限,下面這句話依然會(huì)報(bào)錯(cuò) try { var name = fields[1].get(batman); System.out.println(name); }catch (IllegalAccessException e){ //所以通過下面的方法對(duì)整個(gè)數(shù)組對(duì)象的訪問權(quán)限進(jìn)行設(shè)置 AccessibleObject.setAccessible(fields,true); var age = fields[1].get(batman); var power = fields[2].get(batman); System.out.println(age); System.out.println(power); } //修改fields[2]的值 fields[2].set(batman,"哥譚首富"); System.out.println("超能力:" batman.getPower()); }}復(fù)制代碼

運(yùn)行結(jié)果:
布魯斯韋恩
27
有錢
超能力:哥譚首富

通過調(diào)用對(duì)象的getClass()方法獲取這個(gè)類唯一的Class對(duì)象,再通過獲取到field對(duì)象的get(obj)方法獲取到這個(gè)field的值(當(dāng)然如果屬性是私有的,還需要使用setAccessible方法設(shè)置訪問標(biāo)志),并且不僅可以獲取,還能通過其set(obj,val)方法重新設(shè)置這個(gè)屬性的值。而這一切都是在程序運(yùn)行期間完成的,成功的通過反射修改了對(duì)象中的屬性。

至此,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過反射來查看類的信息、對(duì)象的屬性以及設(shè)置對(duì)象的屬性。那么如何通過反射來調(diào)用方法以及構(gòu)造器呢?

示例代碼:

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { Class cls = Batman.class; //通過反射調(diào)用構(gòu)造器創(chuàng)建蝙蝠俠對(duì)象 Batman batman = (Batman) cls.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class).newInstance("蝙蝠俠", 27, "有錢"); Method method = cls.getDeclaredMethod("beInLove"); //因?yàn)閎eInLove()方法是私有的,所以需要設(shè)置以下權(quán)限 method.setAccessible(true); method.invoke(batman); Method work = cls.getDeclaredMethod("work"); //work方法不是private的,不需要設(shè)置權(quán)限 work.invoke(batman); //調(diào)用帶參數(shù)的方法 Method workWithGordon = cls.getDeclaredMethod("workWithGordon", String.class); //私有方法依然要設(shè)置權(quán)限 workWithGordon.setAccessible(true); workWithGordon.invoke(batman,"Gordon"); }}復(fù)制代碼

至此,就完成了方法及構(gòu)造方法的調(diào)用。需要注意的是,若調(diào)用了一個(gè)帶返回值的方法,如果返回值類型是基本類型,invoke方法會(huì)返回其包裝類型,如int返回Integer、double返回Double。

另外,java.lang.reflect包中還提供了一個(gè)很好用的類Array,ArrayList中的數(shù)組擴(kuò)容就使用到了這個(gè)類。

示例代碼:

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { //假如我想創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組 String[] strs = {"bruce","jack","jerry"}; strs = (String[]) copyOf(strs,10); } //現(xiàn)在我想寫一個(gè)方法來為泛型數(shù)組擴(kuò)容 public static Object[] CopyOf(Object[] obj,int nlength){ var newArray = new Object[nlength]; System.arraycopy(obj,0,newArray,0,Math.min(obj.length,nlength)); return newArray; }}復(fù)制代碼

運(yùn)行結(jié)果:Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException

這段代碼看起來好像沒有問題,通過Object超類接收任意類型的數(shù)組。但是有一個(gè)細(xì)節(jié)問題,當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組然后將其轉(zhuǎn)為Object[],再把它從Object[]轉(zhuǎn)回來是沒有問題的,但是如果直接創(chuàng)建一個(gè)Object[]轉(zhuǎn)成目標(biāo)類型的數(shù)組是會(huì)出錯(cuò)的。所以上述代碼無(wú)法完成泛型數(shù)組的擴(kuò)容。

現(xiàn)在對(duì)代碼做一些改進(jìn),示例代碼:

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { //假如我想創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組 String[] strs = {"bruce","jack","jerry"}; strs = (String[]) CopyOf(strs,10); System.out.println(strs.length); } //現(xiàn)在我想寫一個(gè)方法來為泛型數(shù)組擴(kuò)容 public static Object CopyOf(Object obj,int nlength){ Class cls = obj.getClass(); if(!cls.isArray()) return null; //獲取數(shù)組的類型 Class type = cls.getComponentType(); //獲取數(shù)組的長(zhǎng)度 int length = Array.getLength(obj); //通過Array.newInstance創(chuàng)建一個(gè)泛型數(shù)組,類型通過參數(shù)指定 Object newArray = Array.newInstance(type,nlength); System.arraycopy(obj,0,newArray,0,Math.min(length,nlength)); return newArray; }}復(fù)制代碼

運(yùn)行結(jié)果:10

這次程序成功運(yùn)行,并且成功為數(shù)組擴(kuò)容。最主要的原因是代碼中的關(guān)鍵方法,Array類的靜態(tài)方法newInstance,這個(gè)方法能夠返回一個(gè)有給定類型,給定大小的新數(shù)組,而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的Object[]。

總結(jié):反射機(jī)制可以在運(yùn)行時(shí)查看、操作字段和方法。但是不應(yīng)該濫用反射,因?yàn)榉瓷湓诰幾g階段無(wú)法查找出錯(cuò)誤,如果存在問題,往往到了運(yùn)行時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)。JVM無(wú)法對(duì)反射的相關(guān)代碼做優(yōu)化,所以效率相對(duì)低。并且反射可能導(dǎo)致程序不安全。

作者:現(xiàn)在沒有牛仔了
鏈接:https://juejin.cn/post/7228967103349080120

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