详细理解Java反射机制

反射是什么

反射的作用用一句简单的话来讲就是可以对代码进行操作的代码，这个特性经常在被用于创建JavaBean中，通常造轮子的人会用到这个特性，而应用程序员用到这个特性的场景则较少。

能够分析类能力的程序就叫做反射，简单来说就是可以对代码进行操作的代码。反射机制的功能极为强大，可以用来：

在运行时分析类的能力
在运行时查看对象
实现通用的数组操作代码
利用Method对象来实现方法

从获取Class类开始

在程序运行期间，Java运行时系统始终为所有的对象维护一个被称为运行时的类型标识。这个信息跟踪着每个对象所属的类。这个类的获取方式有以下三种：

使用Object类中的getClass()方法来返回一个Class类的实例：
```
User user;
Class userClass  = user.getClass();
```
我们可以使用Class类的getName()方法来获取包含包名在内的类名。同样的，在已知这个名字的情况下，我们可以使用静态方法forName()获得类名对应的Class对象：

Random generator = new Random();
Class randomClass = generator.getClass();
//className = "java.util.Random"
String className = randomClass.getName();
//第二种方式获取
Class newRandomClass = Class.forName(className);

获得Class类对象的第三种方法很简单，如果T是任意的Java类型（或者void关键字），T.class将代表匹配的类对象。例如：

Class randomClass = Random.class;
Class intClass = int.class;
Class doubleClass = Double[].class;

如果我们想要创建一个类的实例，可以使用newInstance()方法来动态创建：

String s = "java.util.Random";
Object m = Class.forName(s).newInstance();

构造函数的反射

获得构造函数的方法

    //根据指定参数获得public构造器
    Constructor getConstructor(Class[] params);
    //获得public的所有构造器
    Constructor[] getConstructors();
    //根据指定参数获得public和非public的构造器
    Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params);
    //获得public的所有构造器 
    Constructor[] getDeclaredConstructors();

看这些方法如何使用，先来个Student类供我们反射使用

public class Student {

    private static String TAG = Student.class.getSimpleName();
    public int age;
    private String name;

    public Student() {
        age = 20;
        name = "小明";
    }

    public Student(int age, String name) {
        Log.e(TAG, "Student: " + "age " + age + " name " + name);
    }

    public void StudentA() {
        Log.e(TAG, "StudentA: ");
    }

    public void StudentA(int age) {
        Log.e(TAG, "StudentA: " + "age " + age);
    }

    public void StudentA(int age, String name) {
        Log.e(TAG, "StudentA: " + "age " + age + " name " + name);
    }
}

利用反射分析类的能力

在java.lang.reflect包(反射库)中有三各类Field,Method和Constructor分别用于描述类的域，方法和构造器。这三个类都有一个叫做getName()的方法，用于返回项目的名称。Filed类有一个getType()方法，用于返回描述域所属类型的Class对象。Method和Constructor类有能够报告参数类型的方法，Method类还有一个可以报告返回类型的方法。

这三个类还有一个叫做getModifiers()的方法，它将返回一个整型数值，用不同的位开关描述public和static这样的修饰符使用情况。另外，还可以利用java.lang.reflect包中的Modifier类的静态方法分析getModifiers()返回的整型数值。例如，可以使用Modifier类中的isPublic()，isPrivate()或isFinal()判断方法或构造器是否是public,private或final。我们需要做的全部工作就是调用Modifier类的相应方法，并对返回的整数数值进行分析，另外，还可以利用Modifier.toString()方法将修饰符打印出来。

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Class类中的getFields()，getMethods()和getConstructors()方法将分别返回类提供的public域、方法和构造器数组，其中包括超类的公有成员。Class类的getDeclareFieds()，getDeclareMethods()和getDeclareConstructors()方法将分别返回类中声明的全部域、方法和构造器，其中包括私有和受保护成员，但不包括超类的成员。

下面我们来编写一个程序可以做到输入类名，然后打印出这个类的全部信息的作用：

package com.reflect.test;

import com.sun.org.apache.xpath.internal.operations.Mod;

import java.io.File;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Scanner;

public class ReflectionTest {

    public static void main(String[] args) {
        String name;
        if(args.length > 0){
            name = args[0];
        }else{
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入类名:");
            name = in.next();
        }

        try{
            Class c1 = Class.forName(name);
            Class superclass = c1.getSuperclass();
            String modifiers = Modifier.toString(c1.getModifiers());
            if(modifiers.length() > 0){
                System.out.println(modifiers + " ");
            }
            System.out.println("class"+name);
            if(superclass != null && superclass != Object.class){
                System.out.println("extends"+superclass.getName());
            }
            System.out.println("\n{\n");
            printConstructors(c1);
            System.out.println();
            printMethods(c1);
            System.out.println();
            printFields(c1);
            System.out.println("}");
        }catch (ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.exit(0);
    }

    private static void printFields(Class c1) {
        Field[] fields = c1.getDeclaredFields();

        for(Field field : fields){
            Class type = field.getType();
            String name = field.getName();
            System.out.println("   ");
            String modifiers = Modifier.toString(field.getModifiers());
            if(modifiers.length() > 0){
                System.out.println(modifiers + " ");
            }
            System.out.println(type.getName() + " " + name + ";");
        }
    }

    private static void printMethods(Class c1) {
        Method[] methods = c1.getDeclaredMethods();

        for(Method method : methods){
            Class returnType = method.getReturnType();
            String name = method.getName();
            System.out.println("  ");
            String modifiers = Modifier.toString(method.getModifiers());
            if(modifiers.length() > 0){
                System.out.println(modifiers + " ");
            }
            System.out.println(returnType.getName()+" "+name+"(");
            Class[] paramTypes = method.getParameterTypes();
            for(int j = 0; j < paramTypes.length; j++){
                if(j > 0){
                    System.out.println(",");
                }
                System.out.println(paramTypes[j].getName());
            }
            System.out.println(");");
        }
    }

    private static void printConstructors(Class c1) {
        Constructor[] constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor constructor : constructors){
            String name = constructor.getName();
            System.out.println("  ");
            String modifiers = Modifier.toString(constructor.getModifiers());
            if(modifiers.length() > 0){
                System.out.println(modifiers + " ");
            }
            System.out.println(name + "(");
            Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
            for(int j = 0; j < paramTypes.length; j++){
                if(j > 0){
                    System.out.println(",");
                }
                System.out.println(paramTypes[j].getName());

            }
            System.out.println(");");
        }
    }
}

输入java.long.Double

回显：

请输入类名:
java.lang.Double
public final 
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:51190', transport: 'socket'
classjava.lang.Double
extendsjava.lang.Number

{

  
public 
java.lang.Double(
double
);
  
public 
java.lang.Double(
java.lang.String
);

  
public 
boolean equals(
java.lang.Object
);
  
public static 
java.lang.String toString(
double
);
  
public 
java.lang.String toString(
);
  
public 
int hashCode(
);
  
public static 
int hashCode(
double
);
  
public static 
double min(
double
,
double
);
  
public static 
double max(
double
,
double
);
  
public static native 
long doubleToRawLongBits(
double
);
  
public static 
long doubleToLongBits(
double
);
  
public static native 
double longBitsToDouble(
long
);
  
public volatile 
int compareTo(
java.lang.Object
);
  
public 
int compareTo(
java.lang.Double
);
  
public 
byte byteValue(
);
  
public 
short shortValue(
);
  
public 
int intValue(
);
  
public 
long longValue(
);
  
public 
float floatValue(
);
  
public 
double doubleValue(
);
  
public static 
java.lang.Double valueOf(
java.lang.String
);
  
public static 
java.lang.Double valueOf(
double
);
  
public static 
java.lang.String toHexString(
double
);
  
public static 
int compare(
double
,
double
);
  
public static 
boolean isNaN(
double
);
  
public 
boolean isNaN(
);
  
public static 
boolean isFinite(
double
);
  
public static 
boolean isInfinite(
double
);
  
public 
boolean isInfinite(
);
  
public static 
double sum(
double
,
double
);
  
public static 
double parseDouble(
java.lang.String
);

   
public static final 
double POSITIVE_INFINITY;
   
public static final 
double NEGATIVE_INFINITY;
   
public static final 
double NaN;
   
public static final 
double MAX_VALUE;
   
public static final 
double MIN_NORMAL;
   
public static final 
double MIN_VALUE;
   
public static final 
int MAX_EXPONENT;
   
public static final 
int MIN_EXPONENT;
   
public static final 
int SIZE;
   
public static final 
int BYTES;
   
public static final 
java.lang.Class TYPE;
   
private final 
double value;
   
private static final 
long serialVersionUID;
}

Process finished with exit code 0

不积跬步无以至千里

思维导图

扩展阅读：

https://blog.csdn.net/zhangqiluGrubby/article/details/60874013

https://www.daidingkang.cc/2017/07/18/java-reflection-annotations/

https://www.javazhiyin.com/17014.html

https://www.javazhiyin.com/17008.html