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Java程式員都需要懂的「反射」

前言

隻有光頭才能變強。
文本已收錄至我的GitHub精選文章，歡迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

今天來簡單寫一下Java的反射。本來沒打算寫反射這個知識點的，隻是不少的讀者都問過我：“你的知識點好像缺了反射阿。能不能補一下？”

這周末也有點空了，是以來寫寫我對反射的簡單了解。這篇是入門文章，沒有高深的知識點，希望能對新人有幫助。如果文章有錯的地方，麻煩在評論區友善評論指出~

Java常用和重要的知識點我都寫過（現在已有200+篇技術原創），如果想看的同學，不妨關注我的GitHub，即可擷取我的所有原創文章。

一、序言

在學習Java基礎的時候，一般都會學過反射。我在初學反射的時候，并不能了解反射是用來幹嘛的。學了一些API發現：“明明我自己能直接new一個對象，為什麼它要繞一個圈子，先拿到Class對象，再調用Class對象的方法來建立對象呢，這不是多餘嗎？”

相信很多人在初學反射的時候也都會有這個想法（我就不相信就隻有我一個人這麼蠢！！）

而且在搜尋相關資料的時候，一般也僅僅是講解反射的一系列API，始終是不了解反射究竟是有什麼用，這篇文章來告訴你吧。覺得不錯，給我點個贊呗

二、引出Class對象

首先我們來看一段代碼：

public class Demo {
    // 自建了一個Student類
    class Student{
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 将Object 強轉成Student類
        Object o = new Object();
        Student s = (Student) o;
    }
}

我們在IDE編寫這一段代碼的時候，不會出現任何的錯誤。但是等我們執行的時候，我們會知道這肯定強轉失敗了。

那麼“Java”（實質上JVM）是怎麼知道我們寫的強轉有沒有問題的呢？可以依賴

Class

對象來協助判斷。

如果看過我寫

JVM

的那篇文章的同學應該都知道一個對象的加載過程，如果沒看過的同學可以再去看看，順便在這裡給大家複習一下：

  • 一個

    .java

     的檔案經過

    javac

     指令編譯成功後，得到一個

    .class的檔案
  • 當我們執行了初始化操作(有可能是new、有可能是子類初始化 父類也一同被初始化、也有可能是反射...等)，會将

    .class

     檔案通過類加載器裝載到

    jvm

     中
  • 将

    .class

     檔案加載器加載到jvm中，又分了好幾個步驟，其中包括 加載、連接配接和初始化
  • 其中在加載的時候，會在Java堆中建立一個java.lang.Class類的對象，這個Class對象代表着類相關的資訊。

既然說，Class對象代表着類相關的資訊，那說明隻要類有什麼東西，在Class對象我都能找得到。我們打開IDE看看裡邊的方法：

于是我們可以通過Class對象來判斷對象的真正類型。

三、反射介紹

其實反射就是圍繞着

Class

對象和

java.lang.reflect

類庫來學習，就是各種的API

比如上面截圖的

Method

/

Field

Constructor

這些都是在

java.lang.reflect

類庫下，正是因為這些類庫的學習并不難，是以我才一直沒寫反射的文章。

我并不是說這些API我都能記住，隻是這些API教程在網上有非常非常多，也足夠通俗易懂了。在入門的時候，其實掌握以下幾種也差不多了：

  • 知道擷取Class對象的幾種途徑
  • 通過Class對象建立出對象，擷取出構造器，成員變量，方法
  • 通過反射的API修改成員變量的值，調用方法 
/*
	下面是我初學反射時做的筆記，應該可以幫到大家，代碼我就不貼了。（Java3y你值得關注）
*/
想要使用反射，我先要得到class檔案對象，其實也就是得到Class類的對象
Class類主要API：
        成員變量  - Field
        成員方法  - Constructor
        構造方法  - Method
擷取class檔案對象的方式：
        1：Object類的getClass()方法
        2：資料類型的靜态屬性class
        3：Class類中的靜态方法：public static Class ForName(String className)
--------------------------------  
擷取成員變量并使用
        1: 擷取Class對象
        2：通過Class對象擷取Constructor對象
        3：Object obj = Constructor.newInstance()建立對象
        4：Field field = Class.getField("指定變量名")擷取單個成員變量對象
        5：field.set(obj,"") 為obj對象的field字段指派
如果需要通路私有或者預設修飾的成員變量
        1:Class.getDeclaredField()擷取該成員變量對象
        2:setAccessible() 暴力通路  
---------------------------------          
通過反射調用成員方法
        1：擷取Class對象
        2：通過Class對象擷取Constructor對象
        3：Constructor.newInstance()建立對象
        4：通過Class對象擷取Method對象  ------getMethod("方法名");
        5: Method對象調用invoke方法實作功能
如果調用的是私有方法那麼需要暴力通路
        1: getDeclaredMethod()
        2: setAccessiable();

相信我，去搜尋引擎看一會，你就學會了。反射的API并不難學，一般人學不懂反射因為不知道反射究竟能幹什麼，下面我來講講我的講解。

四、為什麼需要反射

在初學Java的時候其實我個人認為還是比較難了解為什麼需要反射的，因為沒有一定的代碼量下，很難了解為什麼我要繞一個圈子去搞反射這一套。

我現在認為用反射主要有兩個原因：

  • 提高程式的靈活性
  • 屏蔽掉實作的細節，讓使用者更加友善好用

我一直在文章中都在強調，學某一項技術之前，一定要了解為什麼要學這項技術，是以我的文章一般會花比較長的幅度上講為什麼。

下面我來舉幾個例子來幫助大家了解

4.1 案例一（JDBC）

相信大家都寫過

jdbc

的代碼，我貼一小段，大家回顧一下：

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

//擷取與資料庫連接配接的對象-Connetcion
connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/java3y", "root", "root");

//擷取執行sql語句的statement對象
statement = connection.createStatement();

//執行sql語句,拿到結果集
resultSet = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");

後來為什麼要變成下面這種形式呢？

//擷取配置檔案的讀入流
InputStream inputStream = UtilsDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("db.properties");

Properties properties = new Properties();
properties.load(inputStream);

//擷取配置檔案的資訊
driver = properties.getProperty("driver");
url = properties.getProperty("url");
username = properties.getProperty("username");
password = properties.getProperty("password");

//加載驅動類
Class.forName(driver);

理由很簡單，人們不想修改代碼。隻要存在有變動的地方，我寫在配置裡邊，不香嗎？但凡有一天，我的username，password，url甚至是資料庫都改了，我都能夠通過修改配置的方式去實作。

不需要動我絲毫的代碼，改下配置就完事了，這就能提供程式的靈活性。

有人可能會問：“那還是要改啊，我改代碼也很快啊，你改配置不也是要改嗎”。

其實不一樣的，我舉個例子：

  • 三歪寫了一個JDBC元件，把各種配置都寫死在代碼上，比如上面的driver/username/資料庫連接配接數等等。現在三歪不幹了，要跑路了。
  • 敖丙來接手三歪的代碼，敖丙剛開始接手項目，公司說要換資料庫。敖丙給上司說：這玩意，我改改配置就好了，幾分鐘完事。
  • 敖丙找了半天都沒找到配置的地方，由于三歪寫的代碼又臭又爛，找了半天才找到入口和對應的位置。

改代碼的風險要比改配置大，即便不知道代碼的實作都能通過改配置來完成要做的事。

這種就能通過可配的，其内部很可能就是通過反射來做的。

這裡隻是說可能，但不全是。有的可配的參數可能就僅僅隻是配置，跟反射無關。但上面jdbc的例子，就是通過反射來加載驅動的。

4.2 案例二（SpringMVC）

相信大家學SpringMVC之前都學過Servlet的吧，如果沒學過，建議看我的文章再複複習。

我當時學MVC架構的時候給我帶來印象最深的是什麼，本來需要各種

getParameter()

，現在隻要通過約定好

JavaBean

的字段名，就能把值填充進去了。

還是上代碼吧，這是我們當時學Servlet的現狀：

//通過html的name屬性，擷取到值
String username = request.getParameter("username");
String password = request.getParameter("password");
String gender = request.getParameter("gender");

//複選框和下拉框有多個值，擷取到多個值
String[] hobbies = request.getParameterValues("hobbies");
String[] address = request.getParameterValues("address");

//擷取到文本域的值
String description = request.getParameter("textarea");

//得到隐藏域的值
String hiddenValue = request.getParameter("aaa");

我們學到SpringMVC的時候是怎麼樣的：

@RequestMapping(value = "/save")
@ResponseBody
public String taskSave(PushConfig pushConfig) {
     // 直接使用  
	   String name= pushConfig.getName();
}

為什麼SpringMVC能做到？其實就是通過反射來做的。

相信你也有過的經曆：

  • 如果你的JavaBean的屬性名跟傳遞過來的參數名不一緻，那就“自動組裝”失敗了。因為反射隻能根據參數名去找字段名，如果不一緻，那肯定

    set

     不進去了。是以就組裝失敗了呀~

如果在使用架構的時候，為什麼我們往往寫上JavaBean，保持字段名與參數名相同，就能“自動”得到對應的值呢。這就是反射的好處。

五、我們寫反射的代碼多嗎？

大部分程式員都是寫業務代碼的，大部分程式員都是維護老系統的，其實要我們自己寫反射的代碼的時候，真的不多。

從上面也看出，什麼時候會寫反射？寫我們自己元件/架構的時候。如果想找個地練手一下反射，我覺得自定義注解是一個不錯的選擇。

因為現在用注解的地方很多，主要是夠清晰簡單（再也不用對着一堆的XML檔案了，哈哈哈哈~）。

我初學的時候寫過一段，可以簡單參考一下，思路都差不多的哈。下面是使用的效果（使用自定義注解給不同的接口增權重限）

@permission("添加分類")
/*添加分類*/ void addCategory(Category category);

/*查找分類*/
void findCategory(String id);

@permission("查找分類")
/*檢視分類*/ List<Category> getAllCategory();

傳回一個代理的Service對象來處理自定義注解：

public class ServiceDaoFactory {

    private static final ServiceDaoFactory factory = new ServiceDaoFactory();

    private ServiceDaoFactory() {
    }

    public static ServiceDaoFactory getInstance() {
        return factory;
    }


    //需要判斷該使用者是否有權限
    public <T> T createDao(String className, Class<T> clazz, final User user) {

        System.out.println("添加分類進來了！");

        try {
            //得到該類的類型
            final T t = (T) Class.forName(className).newInstance();
            //傳回一個動态代理對象出去
            return (T) Proxy.newProxyInstance(ServiceDaoFactory.class.getClassLoader(), t.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {

                @Override
                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, PrivilegeException {
                    //判斷使用者調用的是什麼方法
                    String methodName = method.getName();
                    System.out.println(methodName);

                    //得到使用者調用的真實方法，注意參數！！！
                    Method method1 = t.getClass().getMethod(methodName,method.getParameterTypes());

                    //檢視方法上有沒有注解
                    permission permis = method1.getAnnotation(permission.class);

                    //如果注解為空，那麼表示該方法并不需要權限，直接調用方法即可
                    if (permis == null) {
                        return method.invoke(t, args);
                    }

                    //如果注解不為空，得到注解上的權限
                    String privilege = permis.value();

                    //設定權限【後面通過它來判斷使用者的權限有沒有自己】
                    Privilege p = new Privilege();
                    p.setName(privilege);

                    //到這裡的時候，已經是需要權限了，那麼判斷使用者是否登陸了
                    if (user == null) {

                        //這裡抛出的異常是代理對象抛出的，sun公司會自動轉換成運作期異常抛出，于是在Servlet上我們根據getCause()來判斷是不是該異常，進而做出相對應的提示。
                        throw new PrivilegeException("對不起請先登陸");
                    }

                    //執行到這裡使用者已經登陸了，判斷使用者有沒有權限
                    Method m = t.getClass().getMethod("findUserPrivilege", String.class);
                    List<Privilege> list = (List<Privilege>) m.invoke(t, user.getId());

                    //看下權限集合中有沒有包含方法需要的權限。使用contains方法，在Privilege對象中需要重寫hashCode和equals()
                    if (!list.contains(p)) {
                        //這裡抛出的異常是代理對象抛出的，sun公司會自動轉換成運作期異常抛出，于是在Servlet上我們根據getCause()來判斷是不是該異常，進而做出相對應的提示。
                        throw new PrivilegeException("您沒有權限，請聯系管理者！");
                    }

                    //執行到這裡的時候，已經有權限了，是以可以放行了
                    return method.invoke(t, args);
                }
            });

        } catch (Exception e) {
            new RuntimeException(e);
        }
        return null;
    }
}

最後

這篇反射跟網上的文章不太一樣，網上的反射一般都是介紹反射的API如何使用。如果你覺得還不錯，給我點贊吧👍。想要看其他知識點的同學，可以給我留言，我可以酌情考慮寫一下（哈哈哈哈，突然變大牌了）

這篇文章涉及到的其他知識點：JVM類的加載過程、注解、動态代理、SpringMVC、JDBC我都已經寫過文章了，想要閱讀的同學可以關注我的GitHub搜尋相關關鍵字即可。

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