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Java反射機(jī)制深入研究

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Java 反射是Java語言的一個(gè)很重要的特征，它使得Java具體了“動(dòng)態(tài)性”。

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在Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境中，對于任意一個(gè)類，能否知道這個(gè)類有哪些屬性和方法？對于任意一個(gè)對象，能否調(diào)用它的任意一個(gè)方法？答案是肯定的。這種動(dòng)態(tài)獲取類的信息以及動(dòng)態(tài)調(diào)用對象的方法的功能來自于Java 語言的反射（Reflection）機(jī)制。

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Java 反射機(jī)制主要提供了以下功能：

在運(yùn)行時(shí)判斷任意一個(gè)對象所屬的類。

在運(yùn)行時(shí)構(gòu)造任意一個(gè)類的對象。

在運(yùn)行時(shí)判斷任意一個(gè)類所具有的成員變量和方法。

在運(yùn)行時(shí)調(diào)用任意一個(gè)對象的方法。

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Reflection 是Java被視為動(dòng)態(tài)（或準(zhǔn)動(dòng)態(tài)）語言的一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)。這個(gè)機(jī)制允許程序在運(yùn)行時(shí)透過Reflection APIs取得任何一個(gè)已知名稱的class的內(nèi)部信息，包括其modifiers（諸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、實(shí)現(xiàn)之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于運(yùn)行時(shí)改變fields內(nèi)容或調(diào)用methods。

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一般而言，開發(fā)者社群說到動(dòng)態(tài)語言，大致認(rèn)同的一個(gè)定義是：“程序運(yùn)行時(shí)，允許改變程序結(jié)構(gòu)或變量類型，這種語言稱為動(dòng)態(tài)語言”。從這個(gè)觀點(diǎn)看，Perl，Python，Ruby是動(dòng)態(tài)語言，C++，Java，C#不是動(dòng)態(tài)語言。

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盡管在這樣的定義與分類下Java不是動(dòng)態(tài)語言，它卻有著一個(gè)非常突出的動(dòng)態(tài)相關(guān)機(jī)制：Reflection。這個(gè)字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我們可以于運(yùn)行時(shí)加載、探知、使用編譯期間完全未知的classes。換句話說，Java程序可以加載一個(gè)運(yùn)行時(shí)才得知名稱的class，獲悉其完整構(gòu)造（但不包括methods定義），并生成其對象實(shí)體、或?qū)ζ鋐ields設(shè)值、或喚起其methods。這種“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被稱為introspection（內(nèi)省、內(nèi)觀、反省）。Reflection和introspection是常被并提的兩個(gè)術(shù)語。

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在JDK中，主要由以下類來實(shí)現(xiàn)Java反射機(jī)制，這些類都位于java.lang.reflect包中：

Class類：代表一個(gè)類。

Field 類：代表類的成員變量（成員變量也稱為類的屬性）。

Method類：代表類的方法。

Constructor 類：代表類的構(gòu)造方法。

Array類：提供了動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)組，以及訪問數(shù)組的元素的靜態(tài)方法。

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下面給出幾個(gè)例子看看Reflection API的實(shí)際運(yùn)用：

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一、通過Class類獲取成員變量、成員方法、接口、超類、構(gòu)造方法等

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在java.lang.Object 類中定義了getClass()方法，因此對于任意一個(gè)Java對象，都可以通過此方法獲得對象的類型。Class類是Reflection API 中的核心類，它有以下方法

getName()：獲得類的完整名字。

getFields()：獲得類的public類型的屬性。

getDeclaredFields()：獲得類的所有屬性。

getMethods()：獲得類的public類型的方法。

getDeclaredMethods()：獲得類的所有方法。

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：獲得類的特定方法，name參數(shù)指定方法的名字，parameterTypes 參數(shù)指定方法的參數(shù)類型。

getConstructors()：獲得類的public類型的構(gòu)造方法。

getConstructor(Class[] parameterTypes)：獲得類的特定構(gòu)造方法，parameterTypes 參數(shù)指定構(gòu)造方法的參數(shù)類型。

newInstance()：通過類的不帶參數(shù)的構(gòu)造方法創(chuàng)建這個(gè)類的一個(gè)對象。

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下面給出一個(gè)綜合運(yùn)用的例子：

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public class RefConstructor {public static void main(String args[]) throws Exception {RefConstructor ref = new RefConstructor();ref.getConstructor();}public void getConstructor() throws Exception {Class c = null;c = Class.forName("java.lang.Long");Class cs[] = {java.lang.String.class};System.out.println("\n-------------------------------\n");Constructor cst1 = c.getConstructor(cs);System.out.println("1、通過參數(shù)獲取指定Class對象的構(gòu)造方法：");System.out.println(cst1.toString());Constructor cst2 = c.getDeclaredConstructor(cs);System.out.println("2、通過參數(shù)獲取指定Class對象所表示的類或接口的構(gòu)造方法：");System.out.println(cst2.toString());Constructor cst3 = c.getEnclosingConstructor();System.out.println("3、獲取本地或匿名類Constructor 對象，它表示基礎(chǔ)類的立即封閉構(gòu)造方法。");if (cst3 != null) System.out.println(cst3.toString());else System.out.println("-- 沒有獲取到任何構(gòu)造方法！");Constructor[] csts = c.getConstructors();System.out.println("4、獲取指定Class對象的所有構(gòu)造方法：");for (int i = 0; i < csts.length; i++) {System.out.println(csts[i].toString());}System.out.println("\n-------------------------------\n");Type types1[] = c.getGenericInterfaces();System.out.println("1、返回直接實(shí)現(xiàn)的接口：");for (int i = 0; i < types1.length; i++) {System.out.println(types1[i].toString());}Type type1 = c.getGenericSuperclass();System.out.println("2、返回直接超類：");System.out.println(type1.toString());Class[] cis = c.getClasses();System.out.println("3、返回超類和所有實(shí)現(xiàn)的接口：");for (int i = 0; i < cis.length; i++) {System.out.println(cis[i].toString());}Class cs1[] = c.getInterfaces();System.out.println("4、實(shí)現(xiàn)的接口");for (int i = 0; i < cs1.length; i++) {System.out.println(cs1[i].toString());}System.out.println("\n-------------------------------\n");Field fs1[] = c.getFields();System.out.println("1、類或接口的所有可訪問公共字段：");for (int i = 0; i < fs1.length; i++) {System.out.println(fs1[i].toString());}Field f1 = c.getField("MIN_VALUE");System.out.println("2、類或接口的指定已聲明指定公共成員字段：");System.out.println(f1.toString());Field fs2[] = c.getDeclaredFields();System.out.println("3、類或接口所聲明的所有字段：");for (int i = 0; i < fs2.length; i++) {System.out.println(fs2[i].toString());}Field f2 = c.getDeclaredField("serialVersionUID");System.out.println("4、類或接口的指定已聲明指定字段：");System.out.println(f2.toString());System.out.println("\n-------------------------------\n");Method m1[] = c.getMethods();System.out.println("1、返回類所有的公共成員方法：");for (int i = 0; i < m1.length; i++) {System.out.println(m1[i].toString());}Method m2 = c.getMethod("longValue", new Class[]{});System.out.println("2、返回指定公共成員方法：");System.out.println(m2.toString());}}

輸出結(jié)果：輸出結(jié)果很長，這里不再給出。

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二、運(yùn)行時(shí)復(fù)制對象

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例程ReflectTester 類進(jìn)一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester類有一個(gè)copy(Object object)方法，這個(gè)方法能夠創(chuàng)建一個(gè)和參數(shù)object 同樣類型的對象，然后把object對象中的所有屬性拷貝到新建的對象中，并將它返回

這個(gè)例子只能復(fù)制簡單的JavaBean，假定JavaBean 的每個(gè)屬性都有public 類型的getXXX()和setXXX()方法。

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public class ReflectTester {public Object copy(Object object) throws Exception {// 獲得對象的類型Class<?> classType = object.getClass();System.out.println("Class:" + classType.getName());// 通過默認(rèn)構(gòu)造方法創(chuàng)建一個(gè)新的對象Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});// 獲得對象的所有屬性Field fields[] = classType.getDeclaredFields();for (int i = 0; i < fields.length; i++) {Field field = fields[i];String fieldName = field.getName();String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();// 獲得和屬性對應(yīng)的getXXX()方法的名字String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);// 獲得和屬性對應(yīng)的setXXX()方法的名字String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);// 獲得和屬性對應(yīng)的getXXX()方法Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[]{});// 獲得和屬性對應(yīng)的setXXX()方法Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[]{field.getType()});// 調(diào)用原對象的getXXX()方法Object value = getMethod.invoke(object, new Object[]{});System.out.println(fieldName + ":" + value);// 調(diào)用拷貝對象的setXXX()方法setMethod.invoke(objectCopy, new Object[]{value});}return objectCopy;}public static void main(String[] args) throws Exception {Customer customer = new Customer("Tom", 21);customer.setId(new Long(1));Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);System.out.println("Copy information:" + customerCopy.getId() + " " + customerCopy.getName() + " "+ customerCopy.getAge());} }class Customer {private Long id;private String name;private int age;public Customer() {}public Customer(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public Long getId() {return id;}public void setId(Long id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;} }

輸出結(jié)果：

Class:com.langsin.reflection.Customer

id:1

name:Tom

age:21

Copy information:1 Tom 21

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Process finished with exit code 0

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解說：

ReflectTester 類的copy(Object object)方法依次執(zhí)行以下步驟

（1）獲得對象的類型：

Class classType=object.getClass();

System.out.println("Class:"+classType.getName());

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（2）通過默認(rèn)構(gòu)造方法創(chuàng)建一個(gè)新對象：

Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});

以上代碼先調(diào)用Class類的getConstructor()方法獲得一個(gè)Constructor 對象，它代表默認(rèn)的構(gòu)造方法，然后調(diào)用Constructor對象的newInstance()方法構(gòu)造一個(gè)實(shí)例。

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3）獲得對象的所有屬性：

Field fields[]=classType.getDeclaredFields();

Class 類的getDeclaredFields()方法返回類的所有屬性，包括public、protected、默認(rèn)和private訪問級(jí)別的屬性

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（4）獲得每個(gè)屬性相應(yīng)的getXXX()和setXXX()方法，然后執(zhí)行這些方法，把原來對象的屬性拷貝到新的對象中

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三、用反射機(jī)制調(diào)用對象的方法

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public class InvokeTester {public int add(int param1, int param2) {return param1 + param2;}public String echo(String msg) {return "echo: " + msg;}public static void main(String[] args) throws Exception {Class<?> classType = InvokeTester.class;Object invokeTester = classType.newInstance();// Object invokeTester = classType.getConstructor(new// Class[]{}).newInstance(new Object[]{});//獲取InvokeTester類的add()方法Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[]{int.class, int.class});//調(diào)用invokeTester對象上的add()方法Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100), new Integer(200)});System.out.println((Integer) result);//獲取InvokeTester類的echo()方法Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[]{String.class});//調(diào)用invokeTester對象的echo()方法result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"Hello"});System.out.println((String) result);} }

在例程InvokeTester類的main()方法中，運(yùn)用反射機(jī)制調(diào)用一個(gè)InvokeTester對象的add()和echo()方法

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add()方法的兩個(gè)參數(shù)為int 類型，獲得表示add()方法的Method對象的代碼如下：

Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});

Method類的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的參數(shù)必須為對象，如果參數(shù)為基本類型數(shù)據(jù)，必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的包裝類型的對象。invoke()方法的返回值總是對象，如果實(shí)際被調(diào)用的方法的返回類型是基本類型數(shù)據(jù)，那么invoke()方法會(huì)把它轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的包裝類型的對象，再將其返回。

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在本例中，盡管InvokeTester 類的add()方法的兩個(gè)參數(shù)以及返回值都是int類型，調(diào)用add Method 對象的invoke()方法時(shí)，只能傳遞Integer 類型的參數(shù)，并且invoke()方法的返回類型也是Integer 類型，Integer 類是int 基本類型的包裝類：

Object result=addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)}); System.out.println((Integer)result); //result 為Integer類型

四、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和訪問數(shù)組

java.lang.Array 類提供了動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和訪問數(shù)組元素的各種靜態(tài)方法。

例程ArrayTester1 類的main()方法創(chuàng)建了一個(gè)長度為10 的字符串?dāng)?shù)組，接著把索引位置為5 的元素設(shè)為“hello”，然后再讀取索引位置為5 的元素的值

public class ArrayTester1 {public static void main(String args[]) throws Exception {Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");// 創(chuàng)建一個(gè)長度為10的字符串?dāng)?shù)組Object array = Array.newInstance(classType, 10);// 把索引位置為5的元素設(shè)為"hello"Array.set(array, 5, "hello");// 獲得索引位置為5的元素的值String s = (String) Array.get(array, 5);System.out.println(s);} }

例程ArrayTester2 類的main()方法創(chuàng)建了一個(gè) 5 x 10 x 15 的整型數(shù)組，并把索引位置為[3][5][10] 的元素的值為設(shè)37。

public class ArrayTester2 {public static void main(String args[]) {int[] dims = new int[]{5, 10, 15};//創(chuàng)建一個(gè)具有指定的組件類型和維度的新數(shù)組。Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);Object arrayObj = Array.get(array, 3);Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();System.out.println(cls);arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);Array.setInt(arrayObj, 10, 37);int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;System.out.println(arrayCast[3][5][10]);} }

深入認(rèn)識(shí)Class類

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眾所周知Java有個(gè)Object類，是所有Java類的繼承根源，其內(nèi)聲明了數(shù)個(gè)應(yīng)該在所有Java類中被改寫的方法：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中g(shù)etClass()返回一個(gè)Class類的對象。

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Class類十分特殊。它和一般classes一樣繼承自O(shè)bject，其實(shí)體用以表達(dá)Java程序運(yùn)行時(shí)的classes和interfaces，也用來表達(dá)enum、array、primitive Java types

（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及關(guān)鍵詞void。當(dāng)一個(gè)class被加載，或當(dāng)加載器（class loader）的defineClass()被JVM調(diào)用，JVM 便自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)Class object。如果您想借由“修改Java標(biāo)準(zhǔn)庫源碼”來觀察Class object的實(shí)際生成時(shí)機(jī)（例如在Class的constructor內(nèi)添加一個(gè)println()），不能夠！因?yàn)镃lass并沒有public constructor

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Class是Reflection起源。針對任何您想探勘的class，唯有先為它產(chǎn)生一個(gè)Class object，接下來才能經(jīng)由后者喚起為數(shù)十多個(gè)的Reflection APIs

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Java允許我們從多種途徑為一個(gè)class生成對應(yīng)的Class對象。參看本人的《?深入研究java.long.Class類?》一文。

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欲生成對象實(shí)體，在Reflection 動(dòng)態(tài)機(jī)制中有兩種作法，一個(gè)針對“無自變量ctor”，一個(gè)針對“帶參數(shù)ctor”。如果欲調(diào)用的是“帶參數(shù)ctor“就比較麻煩些，不再調(diào)用Class的newInstance()，而是調(diào)用Constructor 的newInstance()。首先準(zhǔn)備一個(gè)Class[]做為ctor的參數(shù)類型（本例指定

為一個(gè)double和一個(gè)int），然后以此為自變量調(diào)用getConstructor()，獲得一個(gè)專屬ctor。接下來再準(zhǔn)備一個(gè)Object[] 做為ctor實(shí)參值（本例指定3.14159和125），調(diào)用上述專屬ctor的newInstance()。

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動(dòng)態(tài)生成“Class object 所對應(yīng)之class”的對象實(shí)體；無自變量。

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這個(gè)動(dòng)作和上述調(diào)用“帶參數(shù)之ctor”相當(dāng)類似。首先準(zhǔn)備一個(gè)Class[]做為參數(shù)類型（本例指定其中一個(gè)是String，另一個(gè)是Hashtable），然后以此為自變量調(diào)用getMethod()，獲得特定的Method object。接下來準(zhǔn)備一個(gè)Object[]放置自變量，然后調(diào)用上述所得之特定Method object的invoke()。

為什么獲得Method object時(shí)不需指定回返類型？

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因?yàn)閙ethod overloading機(jī)制要求signature必須唯一，而回返類型并非signature的一個(gè)成份。換句話說，只要指定了method名稱和參數(shù)列，就一定指出了一個(gè)獨(dú)一無二的method。

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四、運(yùn)行時(shí)變更field內(nèi)容

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與先前兩個(gè)動(dòng)作相比，“變更field內(nèi)容”輕松多了，因?yàn)樗恍枰獏?shù)和自變量。首先調(diào)用Class的getField()并指定field名稱。獲得特定的Field object之后便可直接調(diào)用Field的get()和set()。

public class RefFiled {public double x;public Double y;public static void main(String args[]) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {Class c = RefFiled.class;Field xf = c.getField("x");Field yf = c.getField("y");RefFiled obj = new RefFiled();System.out.println("變更前x=" + xf.get(obj));//變更成員x值xf.set(obj, 1.1);System.out.println("變更后x=" + xf.get(obj));System.out.println("變更前y=" + yf.get(obj));//變更成員y值yf.set(obj, 2.1);System.out.println("變更后y=" + yf.get(obj));} }

運(yùn)行結(jié)果：

變更前x=0.0

變更后x=1.1

變更前y=null

變更后y=2.1

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Process finished with exit code 0

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參考資料：

此例的部分文字解說和源碼來自浪曦論壇 http：//bbs.langsin.com。

侯捷的《候捷談Java反射機(jī)制》[url]http://www.j2medev.com/Article/Class3/Class7/200604/1995.html[/url]

think in java

Java核心技術(shù)

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聲明：本文是在參考了大量資料基礎(chǔ)上，摸索運(yùn)用，總結(jié)的基礎(chǔ)上完成的。

由于每次書寫間隔非常長，參考的資料不能一一寫出來，如有侵權(quán)，本人將在第一時(shí)間刪除侵權(quán)的內(nèi)容。

特別說明：

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Java的反射其實(shí)內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)不至這些，這里看到僅僅是冰山一腳，如果你想要更加深入學(xué)習(xí)和研究Java的反射機(jī)制，你可以參考《Java Reflection in Action》一書，網(wǎng)上有免費(fèi)下載的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 反射机制深入研究的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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