Java 反射机制 初探*

反射机制初探 *

走进沼泽

在正常的程序中,先有类,然后再有对象。

  • 取得Class对象(类对象)
public final Class<?> getClass() ;
  • 实例观察:
public class TestDemo {
    public static void main(String [] args) {
        Date date = new Date() ; // 产生对象
        System.out.println(date.getClass());
        // 因为所有类都是 Object的子类,而getClass是final型所以所有类都有getClass()方法
    }
}
  • 运行结果
class java.util.Date

发现:调用getClass()方法输出的是类的完整名称,等于找到了对象出处:

——这就是“

Class 类对象实例化

  • java.lang.Class是一个类,这个类就是反射操作的源头,即:所有的反射都要从Class类开始运行 三种实例化方法;

    • 调用Object中的Class方法
    Class<?> cls = date.getClass();
    // 此代码将Class类进行了实例化;getClass()是class类的实例化方法
    • 使用 类.class 方法
    Class<?> cls = Date.class;

    前者是产生了类的实例化对象之后取得Class类对象,但是类.class方法并没有实例化对象产生

    • 调用Class类提供的 forName() 方法
    Class<?> cls = Class.forName(String ClassName) ;

    此时可以不使用 import 语句导入一个明确的类名称,而类名称采用字符串的方式进行描述

反射实例化对象

当获得一个类时,使用关键字 new 进行类对象实例化操作;但是如果有了Class对象,那么就可以利用反射进行对象实例化操作。

实例化对象的方法:

public T newInstance();
  • 实例分析:
class Book {
    public Book() {
        System.out.println("**********Book类 ***********");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Hello,World!";
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String [] args) throws InstantiationException, ReflectiveOperationException {
        Class<?> cls = Class.forName("helloworld.Book");
        @SuppressWarnings("deprecation")
        Object obj = cls.newInstance();
        Book book = (Book) obj ;// 向下转型
        System.out.println(book);// 调用了Book类的对象
        // 此过程没有 new 关键字实例化Book类,而是通过反射来实例化对象       
    }
}

在反射机制的加持下,类的对象实例化则不再单独依靠 new关键字

  • new 与 反射 实例化对象的区别
package helloworld;
interface Fruit { // 函数是接口
    public void eat() ; 
}
class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("苹果");
    }
}
class Factory {
    public static Fruit getInstance(String className) {
        if ("apple".equals(className)) {
            return new Apple();
        }
        return null ;
    }
}
public class TestFactory {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit f = Factory.getInstance("apple");// 实例化Fruit对象
        f.eat();
    }
}
  • 如果Fruit接口子类被增加了一个,那么就表示程序需要修改工厂类
package helloworld;
interface Fruit { // 函数是接口
    public void eat() ; 
}
class Apple implements Fruit {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("苹果");
    }
}
class Orange implements Fruit{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("橘子");
    }
}
class Factory {// 工厂类
    public static Fruit getInstance(String className) {
        if ("apple".equals(className)) {
            return new Apple();
        } else if ("orange".equals(className)) {
            return new Orange();
        } else {
            return null ;
        }
    }
}

public class TestFactory {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit f = Factory.getInstance("apple");// 实例化Fruit对象
        f.eat();
    }
}
  • 如上两则程序可以看出:

    每增加一个类,就要修改工厂类,非常的繁琐复杂;因为工厂类中的对象都是通过new直接实例化,而new就造成了这种高耦合的问题。

  • 解决方法:

    依靠反射实例化对象来完成

    package helloworld;
    interface Fruit { // 函数是接口
      public void eat() ; 
    }
    class Apple implements Fruit {
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("苹果");
      }
    }
    class Orange implements Fruit{
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("橘子");
      }
    }
    class Factory {// 工厂类
      @SuppressWarnings("deprecation")
      public static Fruit getInstance(String className) throws InstantiationException, ReflectiveOperationException, ClassNotFoundException {
          Fruit f = null ; 
          try {
              f = ((Fruit) Class.forName(className).newInstance());
          // 因为 Class.forName()方法返回的是Object(默认/推荐),所以需要向下转型为Fruit
          } catch (Exception e) { }
          return f ;
      }
    }
    
    public class TestFactory {
      public static void main(String[] args) throws InstantiationException, ClassNotFoundException, ReflectiveOperationException {
          Fruit f = Factory.getInstance("helloworld.Apple");
          f.eat();
      }
    }
    // 程序中出现疑虑,可以参照"实例分析"
  • 此时的程序就完成了解耦和的目的而且可扩展性非常的强

反射调用方法

  • 定义Book类
package helloworld;

public class Book {
    private String title ; 
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
}

类中有 无参构造方法 所以实例化对象的时候可以直接利用Class类中的newInstance()方法

  • 在Class类中定义有如下的取得类中Method的操作:

    • 取得类中的全部方法:
    public Method [] getMethods();
    • 取得指定类中方法:
    public Method getMethod(String className , Class<?>... parameterTypes);

    以上返回的是:java.lang.reflect.Method 类的对象

  • Methos类中的调用方法:

    public Object invoke(Object obj , Object … args);
  • 实例:

package helloworld;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestDemo {
    public static void main(String [] args) throws InstantiationException, ReflectiveOperationException {
        String classname = "title" ; 
        Class<?> cls = Class.forName("helloworld.Book");
        Object obj = cls.newInstance(); // 给出了Book类的实例化对象
        Method setMet = cls.getMethod("set" + initcap(classname),String.class);
        Method getMed = cls.getMethod("get" + initcap(classname));
        setMet.invoke(obj, "Java");
        System.out.println(getMed.invoke(obj));
    }
    private static String initcap(String str) { // 首字母大写
        return str.substring(0,1).toUpperCase() + str.substring(1) ;
    }
}

反射调用成员

  • 类中的属性,一定要在本类实例化对象产生之后才可以分配内存空间。

  • 取得全部成员:

    public Field [] getDeclaredFields() ;
  • 取得指定成员:

    public Field getDeclaredFields() ;
  • 返回的类型:java.lang.reflect.Field 类对象

    • 取得属性内容:
    public Object get(Object obj);
    • 设置属性内容:
    public void set(Object obj , Object Value);
  • 定义Book类:

package helloworld;

public class Book {
    public String title ;
}
package helloworld;
import java.lang.reflect.Field;;

public class TestDemo {
    public static void main(String [] args) throws InstantiationException, ReflectiveOperationException {
        String classname = "title" ; 
        Class<?> cls = Class.forName("helloworld.Book");
        Object obj = cls.newInstance(); // 给出了Book类的实例化对象
        java.lang.reflect.Field titleField = cls.getDeclaredField("title") ;
        titleField.set(obj, "Java");
        System.out.println(titleField.get(obj));
    }
}
  • 另外,还有一个访问private私有成员的方法,利用 setAccessible() 方法取消封装,然后调用成员。
package helloworld;
import java.lang.reflect.Field;;

public class TestDemo {
    public static void main(String [] args) throws InstantiationException, ReflectiveOperationException {
        String classname = "title" ; 
        Class<?> cls = Class.forName("helloworld.Book");
        Object obj = cls.newInstance(); // 给出了Book类的实例化对象
        Field titleField = cls.getDeclaredField("title") ;
        titleField.setAccessible(true);// 取消封装
        titleField.set(obj, "Java");
        System.out.println( titleField.get(obj) );
    }
}

构造方法和普通方法,也同样可以取消封装,但很少使用。

总结

  • 实例化对象的方法增加一种“反射”
  • 反射调用类机构只是一个开始
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