Java反射机制基础详解
更新时间：2021年08月11日 16:38:19 作者：smileNicky
这篇文章主要介绍了JAVA 反射机制的相关知识，文中讲解的非常细致，代码帮助大家更好的理解学习，感兴趣的朋友可以了解下，希望能给你带来帮助
1、什么是Java反射机制？
在程序运行中动态地获取类的相关属性，同时调用对象的方法和获取属性，这种机制被称之为Java反射机制
下面给出一个反射的简单例子：
import lombok.Data;
@Data
public class User {
public String username;
private String password;
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"username='" + username + '\'' +
", password='" + password + '\'' +
'}';
}
}
public static void reflectionSimpleExample() throws Exception{
User user = new User();
System.out.println(user.toString());
// 获取对应类的class
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
System.out.println(obj);
// 获取成员变量，注意要是public的
Field field = cls.getField("username");
System.out.println(field.get(obj));
}
2、反射机制原理
Java反射是Java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载
静态加载： 在编译时加载相关的类，如果找不到类就会报错，依赖性比较强动态加载：在运行时加载需要的类，在项目跑起来之后，调用才会报错，降低了依赖性
例子：静态加载，如下代码，如果找不到类的情况，代码编译都不通过
User user = new User();
而动态加载，就是反射的情况，是可以先编译通过的，然后在调用代码时候，也就是运行时才会报错
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.User");
Object obj = cls.newInstance();
Exception in thread “main” java.lang.ClassNotFoundException: com.example.core.example.reflection.User
java中的反射允许程序在执行期借助jdk中Reflection API来获取类的内部信息，比如成员变量、成员方法、构造方法等等，并能操作类的属性和方法
java中反射的实现和jvm和类加载机制有一定的关系，加载好类之后，在jvm的堆中会产生一个class类型的对象，这个class类包括了类的完整结构信息，通过这个class对象就可以获取到类的结构信息，所以形象地称之为java反射
3、Class类介绍
3.1、Class类基本介绍
然后这个Class类是什么？看下uml类图：
Class也是类，因此也继承Object类
Class不是直接new出来的，而是经过系统创建的
User user = new User();
打个断点，debug进行看看源码，可以看到传统的直接new一个对象也是通过类加载器loadClass拿到的
java反射方式，通用通过调试看看：
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
同样本质也是通过ClassLoad再通过类的全类名
3.2、Class类对象的获取方法 Class.forname()
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
应用场景：多用于读取类全路径，加载类
具体类.class
已经知道具体类的情况，通过具体类的class属性获取
Class u = User.class;
应用场景：多用于用于参数传递
对象.getClass
已经创建好对象的情况，直接通过对象实例获取class对象
Class cls = user.getClass();
应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象
ClassLoader获取
ClassLoader cl = user.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("com.example.core.example.reflection.domain.User");
基本数据类型
Class cls = int.class;
包装类
基本数据类型对应的包装类可以通过.TYPE得到Class类对象
Class cls = Integer.TYPE;
3.3 、可以获取Class对象的类型
1、外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
2、interface：接口
3、数组
4、enum：枚举
5、annotation：注解
6、基本数据类型
7、void8、Class… ，等等
import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import lombok.ToString;
import java.util.List;
public class GetClassObjectExample {
public static void main(String[] args) {
// 外部类
Class<User> cls1 = User.class;
// 接口
Class<List> cls2 = List.class;
// 数组
Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;
// 二维数组
Class<String[][]> cls4 = String[][].class;
// 注解
Class<lombok.ToString> cls5 = ToString.class;
// 枚举
Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
// 基本数据类型
Class<Long> cls7 = Long.class;
// void 数据类型
Class<Void> cls8 = Void.class;
// Class
Class<Class> cls9 = Class.class;
System.out.println(cls1);
System.out.println(cls2);
System.out.println(cls3);
System.out.println(cls4);
System.out.println(cls5);
System.out.println(cls6);
System.out.println(cls7);
System.out.println(cls8);
System.out.println(cls9);
}
}
4、java反射的作用？
可以通过外部类的全路径名创建对象，并使用这些类可以枚举出类的全部成员，包括构造函数、属性、方法利用反射 API 访问类的私有成员
5、反射API主要类
1、java.lang.Class：代表一个类，表示某个类在jvm堆中的对象
2、 java.lang.reflect.Method：代表类的方法
3、 java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
4、 java.lang.reflect.Constructor：代表类额构造方法
6、Java反射的优缺点
优点：使用Java反射可以灵活动态地创建和使用对象，反射是框架的底层支撑缺点：使用Java反射，基本就是解释执行的，对执行速度是有影响的
7、反射调用的优化方法
前面介绍了Java反射虽然很灵活，但是缺点就是调用时候比较慢，相对直接new对象来说，情况是怎么样的？下面通过例子进行试验：
import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflectionExample {
private static final Integer TOTAL_COUNT = 1000000;
public static void main(String[] args) throws Exception{
test0();
test1();
test2();
}
public static void test0() {
long start = System.currentTimeMillis();
User user = new User();
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
user.hello();
}
System.out.println(String.format("传统调用方法执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
public static void test1() throws Exception{
long start = System.currentTimeMillis();
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
Method hello = cls.getMethod("hello");
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
hello.invoke(obj);
}
System.out.println(String.format("反射方法调用执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
public static void test2() throws Exception{
long start = System.currentTimeMillis();
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Object obj = cls.newInstance();
Method hello = cls.getMethod("hello");
// 关键，取消调用反射方法时的安全检查
hello.setAccessible(true);
for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
hello.invoke(obj);
}
System.out.println(String.format("优化后的反射方法调用执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
}
}
传统调用方法执行时间:19
反射方法调用执行时间:112
优化后的反射方法调用执行时间:50
8、反射的基本使用例子
java.lang.Class类
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getName | 获取全类名 |
| getSimpleName | 获取简单类名 |
| getFields | 获取所有public修饰的属性、包括本类以及父类的 |
| getDeclaredFields | 获取本类中所有的属性 |
| getMethods | 获取所有的public修饰的方法，包括本类以及父类的 |
| getDeclaredMethod | 获取本类中所有方法 |
| getConstructors | 获取所有public修饰的构造器，只有本类 |
| getDeclaredConstructors | 获取本类中所有构造器 |
| getPackage | 以Package形式返回 包信息 |
| getSuperClass | 以Class形式返回父信息 |
| getInterfaces | 以Class[]形式返回父接口信息 |
| getAnnotations | 以Annotation[]形式返回注解信息 |
String allClassName = "com.example.core.example.reflection.domain.User"; // 通过全类名获取class对象 Class<?> cls = Class.forName(allClassName); System.out.println(cls); // 通过对象获取class System.out.println(cls.getClass()); // 获取全类名 System.out.println(cls.getName()); // 获取包名 System.out.println(cls.getClass().getPackage().getName()); // 获取对象实例 Object obj = cls.newInstance(); System.out.println(obj);
java.lang.reflect.Field类
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修饰符，默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getType | 以Class形式返回类型 |
| getName | 返回属性名称 |
// 获取类属性
Field field = cls.getField("username");
field.set(obj , "admin");
System.out.println(field.get(obj));
// 获取所有类属性，private的成员变量没有权限访问
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field1 : fields) {
System.out.println(field1.get(obj));
}
// 获取所有类属性包括private成员变量
Field[] allFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field afield : allFields) {
// 开放权限,私有的成员变量也能打印出来
afield.setAccessible(true);
System.out.println(afield.get(obj));
}
java.lang.reflect.Method类
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修饰符，默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getName | 返回方法名 |
| getReturnType | 以class形式返回类型 |
| getParmeterTypes | 以Class[] 返回参数类型数组 |
// 获取class方法，同样默认情况不能获取private的方法
Method method = cls.getMethod("hello");
System.out.println(method.invoke(obj));
java.lang.reflect.Constructor类
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| getModifiers | 以int形式返回修饰符，默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16 |
| getName | 返回方法名 |
| getParmeterTypes | 以Class[] 返回参数类型数组 |
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);
9、反射开放权限操作
在我们使用Java反射获取class的private成员变量或者方法时，这种情况是不允许获取的，不过可以通过开放权限的方式来处理，通过设置setAccessible(true);即可
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* <pre>
* 开放java反射权限，允许调用类的private属性或者方法
* </pre>
* <p>
* <pre>
* @author mazq
* 修改记录
* 修改后版本: 修改人： 修改日期: 2021/08/09 19:10 修改内容:
* </pre>
*/
public class AccessibleReflectionExample {
public static void main(String[] args) throws Exception{
test();
}
public static void test() throws Exception{
// 创建class实例对象
Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
// 获取私有成员变量
Field pwd = cls.getDeclaredField("password");
// 开放私有变量的访问权限
pwd.setAccessible(true);
pwd.set(obj , "123456");
// 私有方法调用
Method method = cls.getDeclaredMethod("priToString");
method.setAccessible(true);
System.out.println(method.invoke(obj));
}
}
总结
本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容！
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