Java反射机制 全面了解Java反射机制

什么是反射

反射 (Reflection) 是Java的特征之一，它允许运行中的Java程序获取自身的信息，并且可以操作类或对象的内部属性。

通俗的来讲就是：通过反射机制，可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。

注意这里的重点是：运行时，而不是编译时。我们常规情况下写的对象类型都是在编译期就确定下来的。而Java反射机制可以动态地创建对象并调用其属性，这样创建对象的方式便异常灵活了。

虽然通过反射可以动态的创建对象，增加了灵活性，但也不是什么地方都可用，还要考虑性能、编码量、安全、面向对象性等。

我们知道Java是面向对象的，如果通过反射机制去操作对象里面的属性或方法，一定程度上破坏了面向对象的特性。同时，通过反射机制还可以修改私有变量，也存在一定的安全性问题。

但这并不影响反射在实践中的应用，几乎各大框架多多少少都在使用Java反射机制。特别是主流的Spring框架。

功能及用途

Java反射主要提供以下功能：

在运行时判断任意一个对象所属的类；
在运行时构造任意一个类的对象；
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射甚至可以调用private方法）；
在运行时调用任意一个对象的方法

反射最重要的用途之一就是开发各类通用框架。以Spring为例，当基于XML进行配置Bean时，我们通常写如下代码：

<bean class="com.choupangxia.UserServiceImpl">
</bean>

Spring在启动的时候便会利用反射机制去加载对应的UserServiceImpl类，然后进行实例化。如果不存在该类则会抛出异常，通常异常中还会出现invoke方法调用的堆栈信息。

当Spring基于注解去实例化对象时，同样利用的是反射机制。下面通过一个简单demo示例，演示一下如何通过反射获得注解信息：

static void initUser(User user) throws IllegalAccessException {

 // 获取User类中所有的属性(getFields无法获得private属性)
 Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();

 // 遍历所有属性
 for (Field field : fields) {
  // 如果属性上有此注解，则进行赋值操作
  if (field.isAnnotationPresent(InitSex.class)) {
   InitSex init = field.getAnnotation(InitSex.class);
   field.setAccessible(true);
   // 设置属性的性别值
   field.set(user, init.sex().toString());
   System.out.println("完成属性值的修改，修改值为:" + init.sex().toString());
  }
 }
}

更多关于Java反射的例子我们就不多说了。上面的示例现在看不懂也没关系，下面我们就来详细介绍一下Java反射机制的具体使用。

简单示例

我们通过一个简单的示例对比，来了解一下Java反射机制。首先来看正常情况下创建对象并使用对象的示例：

User user = new User();
user.setUsername("公众号：程序新视界");
user.setAge(3);

那么，当基于反射机制来达到统一效果该怎么做呢？看下面的具体实现：

@Test
public void testCreateReflect() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException,
  InvocationTargetException, InstantiationException {
 // 获取User所对应的Class对象
 Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");
 // 获取User类无参数的构造器
 Constructor constructor = clz.getConstructor();
 // 通过构造器创建User对象
 User user = (User) constructor.newInstance();
 user.setUsername("公众号：程序新视界");
 user.setAge(3);
 System.out.println("username=" + user.getUsername());
 System.out.println("age=" + user.getAge());
}

在上述过程中通过Class.forName获得User所对应的Class对象，获得构造器Constructor，通过构造器创建出来一个User对象，然后调用对应的方法。

当然，后面的步骤中也可以完全不出现User类，直接通过Class对象获得对应的Method进行调用。示例如下：

Method setUsernameMethod = clz.getMethod("setUsername", String.class);
Method setAgeMethod = clz.getMethod("setAge", int.class);

setUsernameMethod.invoke(obj,"公众号：程序新视界");
setAgeMethod.invoke(obj,3);

关于get方法也是如此操作，就不再赘述。

经过上面的实例我们已经能够正常创建对象，并使用对象了。下面就看看反射常用的API，通过这些API我们可以实现更多的更复杂的功能。

反射常用API

获取Class对象的三种方法

第一种方法：当你知道类的全路径名时，可使用Class.forName静态方法来获得Class对象。上面的示例就是通过这种方法获得：

Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");

第二种方法：通过“.class”获得。前提条件是在编译前就能够拿到对应的类。

Class clz = User.class;

第三种：使用类对象的getClass()方法。

User user = new User();
Class clz = user.getClass();

创建对象的两种方法

可以通过Class对象的newInstance()方法和通过Constructor 对象的newInstance()方法创建类的实例对象。

第一种：通过Class对象的newInstance()方法。

Class clz = User.class;
User user = (User) clz.newInstance();

第二种：通过Constructor对象的newInstance()方法。

Class clz = Class.forName("com.choupangxia.reflect.User");
Constructor constructor = clz.getConstructor();
User user = (User) constructor.newInstance();

其中第二种方法创建类对象可以选择特定构造方法，而通过 Class对象则只能使用默认的无参数构造方法。

Class clz = User.class;
Constructor constructor = clz.getConstructor(String.class);
User user = (User) constructor.newInstance("公众号：程序新视界");

获取类属性、方法、构造器
通过Class对象的getFields()方法获取非私有属性。

Field[] fields = clz.getFields();
for(Field field : fields){
 System.out.println(field.getName());
}

上述实例中的User对象属性都是private，无法直接通过上述方法获取，可将其中一个属性改为public，即可获取。

通过Class对象的getDeclaredFields()方法获取所有属性。

Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
for(Field field : fields){
 System.out.println(field.getName());
}

执行打印结果：

username
age

当然针对属性的其他值也是可以获取的，针对私有属性的修改需要先调用field.setAccessible(true)方法，然后再进行赋值。关于具体应用，回头看我们最开始关于注解的实例中的使用。

获取方法的示例如下：

Method[] methods = clz.getMethods();
for(Method method : methods){
 System.out.println(method.getName());
}

打印结果：

setUsername
setAge
getUsername
getAge
wait
wait
wait
equals
toString
hashCode
getClass
notify
notifyAll

可以看到，不仅获取到了当前类的方法，还获取到了该类父类Object类中定义的方法。

关于获取构造器的方法上面已经讲到了，就不再赘述。而上述的这些方法在Class中都有相应的重载的方法，可根据具体情况进行灵活使用。

利用反射创建数组

最后，我们再看一个通过反射创建数组的实例。

@Test
public void createArray() throws ClassNotFoundException {
 Class<?> cls = Class.forName("java.lang.String");
 Object array = Array.newInstance(cls,5);
 // 向数组添加内容
 Array.set(array,0,"Hello");
 Array.set(array,1,"公众号");
 Array.set(array,2,"程序新视界");
 Array.set(array,3,"二师兄");
 Array.set(array,4,"Java");
 // 获取数组中指定位置的内容
 System.out.println(Array.get(array,2));
}

小结

想必经过上述的学习，对Java反射机制有了更进一步的了解，在最开始我们已经说了反射机制也是有不足的。因此，如果可能尽量使用正统的写法，但如果你在开发通用框架，则可考虑使用。