面试题之------Java 反射机制

一、反射机制概述

Java 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够获得这个类的所有属性和方法，对于任意一个对象都能够调用它的任意一个属性和方法。这种在运行时动态的获取信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java 的反射机制。

Class 类与java.lang.reflect 类库一起对反射的概念进行了支持，该类库包含了Field,Method,Constructor类(每个类都实现了Member 接口)。这些类型的对象时由JVM 在运行时创建的，用以表示未知类里对应的成员。

这样你就可以使用Constructor 创建新的对象，用get() 和set() 方法读取和修改与Field 对象关联的字段，用invoke() 方法调用与Method 对象关联的方法。另外，还可以调用getFields() getMethods() 和 getConstructors() 等很便利的方法，以返回表示字段，方法，以及构造器的对象的数组。这样匿名对象的信息就能在运行时被完全确定下来，而在编译时不需要知道任何事情。

二、获取字节码的方式

在Java 中可以通过三种方法获取类的字节码(Class)对象

通过Object 类中的getClass() 方法，想要用这种方法必须要明确具体的类并且创建该类的对象。
所有数据类型都具备一个静态的属性.class 来获取对应的Class 对象。但是还是要明确到类，然后才能调用类中的静态成员。
只要通过给定类的字符串名称就可以获取该类的字节码对象，这样做扩展性更强。通过Class.forName() 方法完成，必须要指定类的全限定名，由于前两种方法都是在知道该类的情况下获取该类的字节码对象，因此不会有异常，但是Class.forName() 方法如果写错类的路径会报 ClassNotFoundException 的异常。

package com.jas.reflect;

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) { Fruit fruit = new Fruit(); Class<?> class1 = fruit.getClass(); //方法一 Class<?> class2 = Fruit.class; //方法二 Class class3 = null; try { //方法三，如果这里不指定类所在的包名会报 ClassNotFoundException 异常 class3 = Class.forName("com.jas.reflect.Fruit"); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(class1 + " " +class2 + " " + class3); } } class Fruit{}

三、通过反射机制获取类信息

通过反射机制创建对象，在创建对象之前要获得对象的构造函数对象，通过构造函数对象创建对应类的实例。

下面这段代码分别在运行期间创建了一个无参与有参的对象实例。由于getConstructor() 方法与newInstance() 方法抛出了很多异常(你可以通过源代码查看它们)，这里就简写了直接抛出一个Exception，下同。

package com.jas.reflect;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws Exception { Class clazz = null; clazz = Class.forName("com.jas.reflect.Fruit"); Constructor<Fruit> constructor1 = clazz.getConstructor(); Constructor<Fruit> constructor2 = clazz.getConstructor(String.class); Fruit fruit1 = constructor1.newInstance(); Fruit fruit2 = constructor2.newInstance("Apple"); } } class Fruit{ public Fruit(){ System.out.println("无参构造器Run..........."); } public Fruit(String type){ System.out.println("有参构造器Run..........." + type); } }

输出：
无参构造器Run………..
有参构造器Run………..Apple

通过反射机制获取Class 中的属性。

package com.jas.reflect;

import java.lang.reflect.Field;

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = null; Field field = null; clazz = Class.forName("com.jas.reflect.Fruit"); //field = clazz.getField("num"); getField() 方法不能获取私有的属性 // field = clazz.getField("type"); 访问私有字段时会报 NoSuchFieldException异常 field = clazz.getDeclaredField("type"); //获取私有type 属性 field.setAccessible(true); //对私有字段的访问取消检查 Fruit fruit = (Fruit) clazz.newInstance(); //创建无参对象实例 field.set(fruit,"Apple"); //为无参对象实例属性赋值 Object type = field.get(fruit); //通过fruit 对象获取属性值 System.out.println(type); } } class Fruit{ public int num; private String type; public Fruit(){ System.out.println("无参构造器Run..........."); } public Fruit(String type){ System.out.println("有参构造器Run..........." + type); } }

输出：
无参构造器Run………..
Apple

通过反射机制获取Class 中的方法并运行。

package com.jas.reflect;

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

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws Exception { Class clazz = null; Method method = null; clazz = Class.forName("com.jas.reflect.Fruit"); Constructor<Fruit> fruitConstructor = clazz.getConstructor(String.class); Fruit fruit = fruitConstructor.newInstance("Apple"); //创建有参对象实例 method = clazz.getMethod("show",null); //获取空参数show 方法 method.invoke(fruit,null); //执行无参方法 method = clazz.getMethod("show",int.class); //获取有参show 方法 method.invoke(fruit,20); //执行有参方法 } } class Fruit{ private String type; public Fruit(String type){ this.type = type; } public void show(){ System.out.println("Fruit type = " + type); } public void show(int num){ System.out.println("Fruit type = " + type + ".....Fruit num = " + num); } }

输出：
Fruit type = Apple
Fruit type = Apple…..Fruit num = 20

四、反射机制简单应用（使用简单工厂创建对象）

Class.forName() 生成的结果是在编译时不可知的，因此所有的方法特征签名信息都是在执行时被提取出来的。反射机制能过创建一个在编译期完全未知的对象，并调用该对象的方法。

以下是反射机制与泛型的一个应用，通过一个工厂类创建不同类型的实例。

要创建对象的实例类Apple ：

package com.jas.reflect;

public interface Fruit {}
class Apple implements Fruit{}

加载的配置文件config.properties：

 Fruit=com.jas.reflect.Apple

工厂类BasicFactory ：

package com.jas.reflect;

import java.io.FileReader;
import java.util.Properties;

public class BasicFactory { private BasicFactory(){} private static BasicFactory bf = new BasicFactory(); private static Properties pro = null; static{ pro = new Properties(); try{ //通过类加载器加载配置文件 pro.load(new FileReader(BasicFactory.class.getClassLoader(). getResource("config.properties").getPath())); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } public static BasicFactory getFactory(){ return bf; } //使用泛型获得通用的对象 public <T> T newInstance(Class<T> clazz){ String cName = clazz.getSimpleName(); //获得字节码对象的类名 String clmplName = pro.getProperty(cName); //根据字节码对象的类名通过配置文件获得类的全限定名 try{ return (T)Class.forName(clmplName).newInstance(); //根据类的全限定名创建实例对象 }catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } }

创建对象实例：

package com.jas.reflect;

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws Exception { Fruit fruit = BasicFactory.getFactory().newInstance(Fruit.class); System.out.println(fruit); } }

输出
com.jas.reflect.Apple@4554617c

上面这个实例通过一个工厂创建不同对象的实例，通过这种方式可以降低代码的耦合度，代码得到了很大程度的扩展，以前要创建Apple 对象需要通过new 关键字创建Apple 对象，如果我们也要创建Orange 对象呢？是不是也要通过new 关键字创建实例并向上转型为Fruit ，这样做是麻烦的。

现在我们直接有一个工厂，你只要在配置文件中配置你要创建对象的信息，你就可以创建任何类型你想要的对象，是不是简单很多了呢？可见反射机制的价值是很惊人的。

Spring 中的 IOC 的底层实现原理就是反射机制，Spring 的容器会帮我们创建实例，该容器中使用的方法就是反射，通过解析xml文件，获取到id属性和class属性里面的内容，利用反射原理创建配置文件里类的实例对象，存入到Spring的bean容器中。

参考书籍：
《Java 编程思想》 Bruce Eckel 著陈昊鹏译