Java 基础篇之反射

反射#

使用反射获取程序运行时的对象和类的真实信息。

获取 Class 对象#

每个类被加载之后，系统会为该类生成一个对应的 Class 对象，通过该 Class 对象可以访问到 JVM 中的这个类。

使用 Class 类的 forName(String clazzName) 静态方法。字符串参数的值是某个类的全限定类名，必须包含完整的包名
调用某个类的 class 属性
调用某个对象的 getClass() 方法。该方法是 java.lang.Object 类中的一个方法，所有的 Java 对象都可以调用，返回该对象所属类对应的 Class 对象
获取 Class 对象中信息#

Class 类提供了大量的实例方法来获取该 class 对象所对应的类的详细信息。更多请参考 API。

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import java.lang.reflect.;
import java.lang.annotation.;

public class ClassTest {
private ClassTest() {
}

public ClassTest(String name) {
    System.out.println("执行有参数的构造器");
}

public void info() {
    System.out.println("执行无参数的info方法");
}

public void info(String str) {
    System.out.println("执行有参数的info方法" + ",其 str 参数值: " + str);
}

class Inner {
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<ClassTest> clazz = ClassTest.class;
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的全部构造器
    Constructor<?>[] ctros = clazz.getDeclaredConstructors();
    System.out.println("ClassTest 的全部构造器如下: ");
    for (Constructor c : ctros) {
        System.out.println(c);
    }
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的全部 public 构造器
    Constructor<?>[] publicCtors = clazz.getConstructors();
    System.out.println("ClassTest的全部public构造器如下：");
    for (Constructor c : publicCtors) {
        System.out.println(c);
    }
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的全部 public 方法
    Method[] mtds = clazz.getMethods();
    System.out.println("ClassTest 的全部 public 方法如下： ");
    for (Method md : mtds) {
        System.out.println(md);
    }
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的指定方法
    System.out.println("ClassTest 里带一个字符串参数的 info 方法为:" + clazz.getMethod("info", String.class));
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的全部注解
    Annotation[] anns = clazz.getAnnotations();
    System.out.println("ClassTest 的全部 Annotation 如下： ");
    for (Annotation an : anns) {
        System.out.println(an);
    }
  
    // 获取 clazz 对象所对应类的全部内部类
    Class<?>[] inners = clazz.getDeclaredClasses();
    System.out.println("ClassTest 的全部内部类如下： ");
    for (Class c : inners) {
        System.out.println(c);
    }
  
    // 使用 Class.forName() 方法加载 ClassTest 的 Inner 内部类
    Class inClazz = Class.forName("ClassTest$Inner");
  
    // 访问该类所在的外部类
    System.out.println("inClazz 对应类的外部类为: " + inClazz.getDeclaringClass());

    System.out.println("ClassTest 的包为：" + clazz.getPackage());
    System.out.println("ClassTest 的父类为：" + clazz.getSuperclass());

}

}
应用#

Class 对象可以获得对应类的方法（由 Method 表示）、构造器（由 Constructor 表示）、成员变量（由 Field 对象表示），且这个三个类都实现了 java.lang.reflect.Member 接口。程序可以通过 Method 对象来执行对应的方法，通过 Constructor 对象来调用对应的构造器创建实例，通过 Field 对象直接访问并修改对象的成员变量值。

创建对象#

使用 Class 对象的 newInstance() 方法来创建 Class 对象对应类的实例。要求该 Class 对象的对应类有默认构造器
先使用 Class 对象获取指定的 Constructor 对象，再调用 Constructor 对象的 newInstance() 方法来创建该 Class 对象对应类的实例。这种方式可以选择使用指定的构造器来创建实例
方式一

实现了一个简单的对象池，该对象池会根据配置文件读取 key-value 对，然后创建这些对象并放入 HashMap 中

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import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;

public class ObjectPoolFactory {
private Map<String, Object> objectPool = new HashMap<>();

private Object createObject(String clazzName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
    Class<?> clazz = Class.forName(clazzName);
    // 使用 Class 对象对应的类的默认构造器
    return clazz.newInstance();
}

public void initPool(String fileName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
    try (
            FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName)
    ) {
        Properties props = new Properties();
        props.load(fis);
        for ( String name: props.stringPropertyNames()) {
            objectPool.put(name, createObject(props.getProperty(name)));
        }
    } catch (IOException ex) {
        System.out.println("读取" + fileName + "异常");
    }
}

public Object getObject(String name) {
    return objectPool.get(name);
}

public static void main(String[] args) throws Exception{
    ObjectPoolFactory pf = new ObjectPoolFactory();
    pf.initPool("obj.txt");
    System.out.println(pf.getObject("a"));
    System.out.println(pf.getObject("b"));
}

}
/*
obj.txt 内容：

a=java.util.Date
b=javax.swing.JFrame
*/
方式二

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import java.lang.reflect.Constructor;

public class CreateJFrame {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> jframeClazz = Class.forName(“javax.swing.JFrame”);
// 选择使用指定的构造器
Constructor ctor = jframeClazz.getConstructor(String.class);
Object obj = ctor.newInstance(“测试窗口”);
System.out.println(obj);
}
}
调用方法#

每个 Method 对象对应一个方法，获得 Method 对象后，就可以通过该 Method 来调用它对应的方法。

Method 包含一个 invoke() 方法，该方法的签名如下：

Object invoke(Object obj, Object… args)：该方法中的 obj 是执行方法的主调（即类的实例对象），后面的 args 是执行该方法的实参
下面是对之前的对象工厂池进行增强，允许在配置文件中增加配置对象的成员变量值，对象池工厂会读取该对象配置的成员变量值，并利用该对象对应的 setter 方法设置成员变量的值：

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import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;

public class ExtendedObjectPoolFactory {
// 定义一个对象池，前面是对象名，后面是实际的对象
private Map<String, Object> objectPool = new HashMap<>();
private Properties config = new Properties();
// 从指定文件中初始化 Properties 对象
public void init(String fileName) {
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
) {
config.load(fis);
} catch (IOException ex) {
System.out.println(“读取” + fileName + “异常”);
}
}
// 定义创建对象的方法
private Object createObject(String clazzName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
// 根据字符串来获取对应的 Class 对象
Class<?> clazz = Class.forName(clazzName);
// 使用 clazz 对应类的默认构造器创建实例
return clazz.newInstance();
}

// 初始化对象池
public void initPool() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
    for (String name : config.stringPropertyNames()) {
        if (!name.contains("%")) {
            objectPool.put(name, createObject(config.getProperty(name)));
        }
    }
}

// 根据属性文件来调用指定对象的 setter 方法
public void initProperty() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
    for (String name : config.stringPropertyNames()) {
        if (name.contains("%")) {
            String[] objAndProp = name.split("%");
            Object target = getObject(objAndProp[0]);
            String mtdName = "set" + objAndProp[1].substring(1);
            // 通过 target 的 getClass() 获取它的实现类所对应的 Class 对象
            Class<?> targetClass = target.getClass();
            // 获取希望调用的 setter 方法
            Method mtd = targetClass.getMethod(mtdName, String.class);
            // 通过 Method 的 invoke 方法执行 setter 方法
            mtd.invoke(target, config.getProperty(name));
        }
    }
}

public Object getObject(String name) {
    // 从 objectPool 中取出指定 name 对应的对象
    return objectPool.get(name);
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ExtendedObjectPoolFactory epf = new ExtendedObjectPoolFactory();
    epf.init("extObj.txt");
    epf.initPool();
    epf.initProperty();
    System.out.println(epf.getObject("a"));
}

}

/* extObj.txt 内容

a=java.util.Date
b=javax.swing.JFrame

set the title of a

a%title=Test Title
*/
PS：当通过 Method 的 invoke() 方法来调用对应的方法时，Java 会要求程序必须有调用该方法的权限。如果需要调用某个对象的 private 方法，则可以先调用 Method 对象的如下方法：

setAccessible(boolean flag)：值为 true，表示该 Method 在使用时取消访问权限检查
访问成员变量值#

Filed 提供如下两组方法来读取或设置成员变量值：

getXxx(Object obj)：获取 obj 对象的该成员变量的值。此处的 Xxx 对应 8 中基本类型。如果成员变量的类型是引用类型，则直接使用 get
setXxx(Object obj, Xxx val)：将 obj 对象的成员变量值设为 val 值。此处的 Xxx 对应 8 中基本类型。如果成员变量的类型是引用类型，则直接使用 set
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public class Person {
private String name;
private int age;

public String toString() {
    return "Person[name:" + name + ", age:" + age + "]";
}

}

import java.lang.reflect.Field;

public class FieldTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Person p = new Person();
Class personClazz = Person.class;
Field nameField = personClazz.getDeclaredField(“name”);
nameField.setAccessible(true);
nameField.set(p, “crazy”);
Field ageField = personClazz.getDeclaredField(“age”);
ageField.setAccessible(true);
ageField.setInt(p, 30);
System.out.println§;
}
}
泛型在反射中的应用#

在反射中使用泛型，反射生成的对象就不需要进行强制类型转换。

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import java.util.Date;

public class CrazyitObjectFactory {
public static T getinstance(Class cls) {
try {
return cls.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

public static void main(String[] args) {
    // 获取实例后无需进行类型转换
    Date d = CrazyitObjectFactory.getinstance(Date.class);
}

}
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