Java学习总结-反射

反射经常听到这个词，但是总是不理解这个意思。今天便来理解一下反射这个概念，为什么说在框架设计中，反射用到的比较多。本文记录一下学习反射方面的知识点。

反射概念

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道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方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。概念比较精确、抽象但是不便于理解。譬如我们存在一个类，它的相关属性、方法、构造器都是 private 类型的，对于这样一个类，我们不能通过 new 的方式来创建一个它的对象，更不能通过平常使用方法属性的方式来调用这个类的属性、方法，甚至来创建它的对象，但是通过反射这种方式却可以生成它的对象以及调用它的属性、方法。

Class

Class 与 class 有着本质的区别。小写的 class 是 Java 中的关键字，而大写的 Class 则是类。

public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              GenericDeclaration,
                              Type,
                              AnnotatedElement {
}
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在 Java 的世界里，一切皆是对象，在 Java 中存在两种对象，一种是 new 产生的对象另一种则是 Class 对象。一般的对象，我们可以通过 new 关键字来产生，而 Class 对象则不可以，因为它是 JVM 生成用来保存对应类的信息的。也就是说，如：当我们定义了一个类 Person 时，编译成功后，将会生成一个 Person.class 字节码，这个时候编译器同时为我们从创建了一个 Class 对象并将它保存在 Person.class 文件中。也就是说：Person.java 编译成 Person.class 后将会产生一个对应的Class 对象。

Class 对象获取

一般情况下，一个实例对象对应的 Class 对象有以下三种方式获取：

1、通过实例变量的 getClass 方法：

Person person = new Person();
Class personClass = person.getClass();
System.out.println("class1: " + personClass);
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2、直接给出对象类文件的.class：

Class personClass1=Person.class;
System.out.println("class2: " + personClass1);
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如果不能通过 new 关键字来创建对象的话，我们也可以通过第三种方式来获取：

3、通过类Class的静态方法forName():

try {
          Class personClass2 = Class.forName("reflect.Person");
          System.out.println("class3: " + personClass2);
      } catch (ClassNotFoundException e) {
          e.printStackTrace();
      }
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打印结果如下：

class1: class reflect.Person
class2: class reflect.Person
class3: class reflect.Person
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Class 使用

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道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方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

1、CLASS 名称获取 对于 name 的获取，Class 类提供了三种方法：

Class.getName();
Class.getSimpleName();
Class.getCanonicalName();
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那么这三种方式有何区别？通过具体的实例还说明。

首先我们得创建一个类 Person.java

package reflect;
public class Person {
    private int age;
    private String name;
    public Person() {
    }
    public Person(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
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然后分别获取它的 Class 名称：

      //getName()方式
      Person person = new Person();
      Class personClass = person.getClass();
      System.out.println("class1: " + personClass.getName());
 //getSimpleName()方式
      Class personClass1=Person.class;
      System.out.println("class2: " + personClass1.getSimpleName());
//getCanonicalName()方式
      try {
          Class personClass2 = Class.forName("reflect.Person");
          System.out.println("class3: " + personClass2.getCanonicalName());
      } catch (ClassNotFoundException e) {
          e.printStackTrace();
      }
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打印结果如下：

class1: reflect.Person
class2: Person
class3: reflect.Person
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可以看到第一种和第三种方式获取的结果是一样的，而只有第二种不一样。及一三中获取的是类的完整路径，而第二种获取的是类名，不包含包名。而一三种有何区别可以通过类的内部类来研究。

2、修饰符获取 Java 中的修饰符主要有 private 、public 、static、protected、等。Java 反射提供了 API 去获取这些修饰符。

通过 Class.getModifiers() 来获取修饰符

Person person = new Person();
Class personClass = person.getClass();
System.out.println("modifiers: " + personClass.getModifiers());
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结果如下：

modifiers: 1
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返回的却是一个 int 型的数值。为什么会返回一个整型数值呢？这是因为一个类定义的时候可能会被多个修饰符修饰，为了一并获取，所以 Java 工程师考虑到了位运算，用一个 int 数值来记录所有的修饰符，然后不同的位对应不同的修饰符，这些修饰符对应的位都定义在 Modifier 这个类当中。

public class Modifier {
    public static final int PUBLIC           = 0x00000001;
    public static final int PRIVATE          = 0x00000002;
    public static final int PROTECTED        = 0x00000004;
    public static final int STATIC           = 0x00000008;
    public static final int FINAL            = 0x00000010;
	......
	public static String toString(int mod) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int len;
        if ((mod & PUBLIC) != 0)        sb.append("public ");
        if ((mod & PROTECTED) != 0)     sb.append("protected ");
        if ((mod & PRIVATE) != 0)       sb.append("private ");
        /* Canonical order */
        if ((mod & ABSTRACT) != 0)      sb.append("abstract ");
        if ((mod & STATIC) != 0)        sb.append("static ");
        if ((mod & FINAL) != 0)         sb.append("final ");
        if ((mod & TRANSIENT) != 0)     sb.append("transient ");
        if ((mod & VOLATILE) != 0)      sb.append("volatile ");
        if ((mod & SYNCHRONIZED) != 0)  sb.append("synchronized ");
        if ((mod & NATIVE) != 0)        sb.append("native ");
        if ((mod & STRICT) != 0)        sb.append("strictfp ");
        if ((mod & INTERFACE) != 0)     sb.append("interface ");
        if ((len = sb.length()) > 0)    /* trim trailing space */
            return sb.toString().substring(0, len-1);
        return "";
    }
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当然如果需要打印字符串的话，可以通过 Modifier 类提供的静态方法toString 来获取。

System.out.println("modifiers: " + Modifier.toString(personClass.getModifiers()));
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3、获取 CLASS 的成员 一个类的成员包括属性、方法、构造函数。对应到 Class 中就是 Field、Method、Constructor。接下来我们通过具体实例来熟悉如何获取这些成员。

3.1、获取 Field 获取指定名称的属性 API：

public Field getDeclaredField(String name)
                       throws NoSuchFieldException,
                              SecurityException;
public Field getField(String name)
               throws NoSuchFieldException,
                      SecurityException
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两者的区别就是 getDeclaredField() 获取的是 Class 中被 private 修饰的属性。 getField() 方法获取的是非私有属性，并且 getField() 在当前 Class 获取不到时会向祖先类获取。

获取所有的属性。

//获取所有的属性，但不包括从父类继承下来的属性
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException {}

//获取自身的所有的 public 属性，包括从父类继承下来的。
public Field[] getFields() throws SecurityException {}
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3.2、获取 Method Method 即是 Class 中的方法。

public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
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3.3、获取 Constructor

public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException 
public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException
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反射运用

以上便是简单的获取 Class 中的字段、方法、构造函数，反射的机制便是操控这些字段、方法、构造函数。

关于作者

专注于 Android 开发多年，喜欢写 blog 记录总结学习经验，blog 同步更新于本人的公众号，欢迎大家关注，一起交流学习～