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Java反射总结(史上最全,有这一篇就够了)

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目录

  • ​​一、概述​​
  • ​​什么是反射?​​
  • ​​为什么使用反射?​​
  • ​​二、反射的原理​​
  • ​​三、反射的使用​​
  • ​​1、获取Java类(Class类的使用)​​
  • ​​2、获取类的构造函数(Constructor类的使用)​​
  • ​​3、获取类的函数(Method类的使用)​​
  • ​​4、获取类的属性(Field类的使用)​​
  • ​​四、反射带来的问题​​
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一、概述

什么是反射?

Java反射机制指的是在Java程序运行状态中,对于任何一个类,都可以获得这个类的所有属性和方法;对于给定的一个对象,都能够调用它的任意一个属性和方法。

这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法称为反射机制。

为什么使用反射?

在计算机科学领域,反射是指一类能够自我描述和自控制的应用。

在Java编程语言中,反射是一种强有力的工具,是面向抽象编程的一种实现方式,它能使代码语句更加灵活,极大提高代码的运行时装配能力。Java反射机制允许编程人员在对类未知的情况下,获取类相关信息的方式变得更加多样灵活,调用类中相应方法,是Java增加其灵活性与动态性的一种机制。

总结一下,Java反射机制有如下作用:

  1. 反射机制极大的提高了程序的灵活性和扩展性,降低模块的耦合性,提高自身的适应能力;
  2. 通过反射机制可以让程序创建和控制任何类的对象,无需提前硬编码目标类;
  3. 使用反射机制能够在运行时构造一个类的对象、判断一个类所具有的成员变量和方法、调用一个对象的方法;
  4. 反射机制是构建框架技术的基础所在,使用反射可以避免将代码写死在框架中。

二、反射的原理

我们知道了什么是反射以及反射的作用,那么在Java中是如何支持反射的呢?

首先我们需要了解Java程序运行的过程,该过程包含两个阶段:编译和运行。

在程序编译阶段,Java代码会通过JDK编译成 .class字节码文件;

在程序运行阶段,JVM会去调用业务逻辑对应需要的的字节码文件,生成对应的Class对象,并调用其中的属性方法完成业务逻辑。

Java的反射机制原理就是在程序运行阶段,主动让JVM去加载某个 .class文件生成Class对象,并调用其中的方法和属性。 如下图:

Java反射总结(史上最全,有这一篇就够了)

注:

  • Class类在java.lang包中,继承了Object;
  • Class对象的由来是将.class文件读入内存,并为之创建一个Class对象,一个.class文件对应一个Class对象;

三、反射的使用

通过第二节的原理描述,我们知道使用Java反射时,有一个息息相关的类——Class类,其实不单单是Class类,还有三个主要使用的类,如下表:

Java反射总结(史上最全,有这一篇就够了)

下面我们来一一介绍:

1、获取Java类(Class类的使用)

这是使用Java反射的第一步,获取了对应的Class类之后,我们就可以生成对象,然后调用对象的方法和属性,这一步有三种实现方式。

方法一:

= new Book();
    Class bookClass = book.getClass();
    
    //输出类名
    System.out.println(bookClass.getName());      

这个方法其实是Object的一个方法,Class继承了Object,所以我们可以直接使用。

方法二:

bookClass = Book.class;
    
    //输出类名
    System.out.println(bookClass.getName());      

方法三:

bookClass;
    try {
      bookClass = Class.forName("test.Book");
      //输出类名
      System.out.println(bookClass.getName());
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      e.printStackTrace();
    }      

方法三是使用最多的方法。

2、获取类的构造函数(Constructor类的使用)

我们获取到一个类的Class对象之后,可以调用Class对象的getDeclaredConstructors()方法获取该类的构造函数,如下:

// 反射所有声明的构造方法
  public static void reflectAllConstructor() {
    System.out.println(TAG + "=============获取所有的声明的构造函数==============");
    try {
      Class<?> classBook = Class.forName("test.Book");
      Constructor<?>[] constructorsBook = classBook
          .getDeclaredConstructors();
      for (Constructor constructor : constructorsBook) {
        System.out.println(TAG + constructor);
      }
    } catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }      

获取了构造函数之后,调用Constructor类对象的newInstance()即可构造出我们想要类的对象,如下:

Book book = (Book)constructor.newInstance();      

3、获取类的函数(Method类的使用)

当我们得到了一个Class对象之后,我们可以获取该类的所有方法,如下:

// 反射所有的public的函数
  public static void reflectPublicMethods() {
    System.out.println(TAG + "=============获取所有的public的函数==============");
    try {
      Class<?> classBook = Class.forName("test.Book");
      Method[] methodsBook = classBook.getMethods();
      for (Method method : methodsBook) {
        System.out.println(TAG + method);
      }

    } catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }

  // 反射所有的声明的方法
  public static void reflectAllMethods() {
    System.out.println(TAG + "=============获取所有的声明的函数==============");
    try {
      Class<?> classBook = Class.forName("test.Book");
      Method[] methodsBook = classBook.getDeclaredMethods();
      for (Method method : methodsBook) {
        System.out.println(TAG + method);
      }

    } catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }      

getDeclaredMethods()和getMethods()都可以获取到类的方法,那么他们有什么区别呢?

getMethods()执行结果如下:

Java反射总结(史上最全,有这一篇就够了)

我们看到 getMethods()不仅只获取了自己定义的公用方法(private获取不了),还把Object父类的公用方法也获取了。getDeclaredMethods()执行结果如下:

Java反射总结(史上最全,有这一篇就够了)

我们看到 getDeclaredMethods()只能获取自己类中定义的方法,但是可以获取到private方法。

4、获取类的属性(Field类的使用)

当我们得到了一个Class对象之后,我们可以获取该类的所有属性,代码如下:

// 反射所有的public的属性
  public static void reflectPublicFields() {
    System.out.println(TAG + "=============获取所有的public的属性==============");
    try {
      Class<?> classBook = Class.forName("test.Book");
      Field[] fieldsBook = classBook.getFields();
      for (Field field : fieldsBook) {
        System.out.println(TAG + field);
      }

    } catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }

  // 反射所有的声明的属性
  public static void reflectAllFields() {
    System.out.println(TAG + "=============获取所有的声明的属性==============");
    try {
      Class<?> classBook = Class.forName("test.Book");
      Field[] fieldsBook = classBook.getDeclaredFields();
      for (Field field : fieldsBook) {
        System.out.println(TAG + field);
      }

    } catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }      

同Methods,获取属性也有getDeclaredFields()和getFields()两种。

四、反射带来的问题

反射虽然能够给我带来诸多便利,但是反射有一个致命问题:反射的效率比直接调用低很多,所以我们要慎用反射。

至于为什么反射效率低?

其实很好理解,使用反射时要通知JVM加载.class文件并且生成Class对象,而直接调用则不用,所以反射效率低。

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