java基础之反射机制

1、什么是 反射机制？

　　反射机制实在运行状态中，对任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性，这种动态获取的信息以及动态调用对象方法的功能称之为java的反射机制。

 

2、反射机制有什么用？

　　1）在运行时判断任意一个属性所属的类

　　2）在运行时构造任意一个类的对象

　　3）在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

　　4）在运行时调用任意一个对象的方法

　　5）生成动态代理

 

3、反射机制相关的API

　　通过一个对象获得完整的包名与类名

　　

package www.demo.reflect;

public class testReflect {

    public static void main(String[] args) {
        testReflect tr = new testReflect();
        System.out.println(tr.getClass().getName());
    }
}

//运行结果： www.demo.reflect.testReflect

 

　　实例化Class对象

package www.demo.reflect;

public class testReflect01 {
    public static void main(String[] args) {
             Class<?> class1 = null;
            Class<?> class2 = null;
            Class<?> class3 = null;
            // 一般采用这种形式
            class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
            class2 = new testReflect().getClass();
            class3 = testReflect.class;
            System.out.println("类名称   " + class1.getName());
            System.out.println("类名称   " + class2.getName());
            System.out.println("类名称   " + class3.getName());
    }
}

 

　　获取一个对象的父类和实现接口

package www.demo.reflect;

import java.io.Serializable;

public class testReflect02 implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 取得父类
        Class<?> parentClass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("clazz的父类为：" + parentClass.getName());
        // clazz的父类为： java.lang.Object
        // 获取所有的接口
        Class<?> intes[] = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("clazz实现的接口有：");
        for (int i = 0; i < intes.length; i++) {
            System.out.println((i + 1) + "：" + intes[i].getName());
        }
        // clazz实现的接口有：
        // 1：java.io.Serializable
    }
}

　　获取某个类中全部构造函数-详见下文
　　　　通过反射机制实例化一个类对象

package www.demo.reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class testReflect02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> class1 = null;
        class1 = Class.forName("net.xsoftlab.baike.User");
        // 第一种方法，实例化默认构造方法，调用set赋值
        User user = (User) class1.newInstance();
        user.setAge(20);
        user.setName("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=20, name=Rollen]
        // 第二种方法 取得全部的构造函数 使用构造函数赋值
        Constructor<?> cons[] = class1.getConstructors();
        // 查看每个构造方法需要的参数
        for (int i = 0; i < cons.length; i++) {
            Class<?> clazzs[] = cons[i].getParameterTypes();
            System.out.print("cons[" + i + "] (");
            for (int j = 0; j < clazzs.length; j++) {
                if (j == clazzs.length - 1)
                    System.out.print(clazzs[j].getName());
                else
                    System.out.print(clazzs[j].getName() + ",");
            }
            System.out.println(")");
        }
        // 结果
        // cons[0] (java.lang.String)
        // cons[1] (int,java.lang.String)
        // cons[2] ()
        user = (User) cons[0].newInstance("Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=0, name=Rollen]
        user = (User) cons[1].newInstance(20, "Rollen");
        System.out.println(user);
        // 结果 User [age=20, name=Rollen]
    }
}
class User {
    private int age;
    private String name;
    public User() {
        super();
    }
    public User(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }
    public User(int age, String name) {
        super();
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

 

　　　　获取某个类的全部属性

package www.demo.reflect;

import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class testReflect02 implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        System.out.println("===============本类属性===============");
        // 取得本类的全部属性
        Field[] field = clazz.getDeclaredFields();
        for (int i = 0; i < field.length; i++) {
            // 权限修饰符
            int mo = field[i].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = field[i].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + field[i].getName() + ";");
        }
         
        System.out.println("==========实现的接口或者父类的属性==========");
        // 取得实现的接口或者父类的属性
        Field[] filed1 = clazz.getFields();
        for (int j = 0; j < filed1.length; j++) {
            // 权限修饰符
            int mo = filed1[j].getModifiers();
            String priv = Modifier.toString(mo);
            // 属性类型
            Class<?> type = filed1[j].getType();
            System.out.println(priv + " " + type.getName() + " " + filed1[j].getName() + ";");
        }
    }
}

　　　　获取某个类的全部方法

package www.demo.reflect;

import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class testReflect02 implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2862585049955236662L;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Method method[] = clazz.getMethods();
        for (int i = 0; i < method.length; ++i) {
            Class<?> returnType = method[i].getReturnType();
            Class<?> para[] = method[i].getParameterTypes();
            int temp = method[i].getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(temp) + " ");
            System.out.print(returnType.getName() + "  ");
            System.out.print(method[i].getName() + " ");
            System.out.print("(");
            for (int j = 0; j < para.length; ++j) {
                System.out.print(para[j].getName() + " " + "arg" + j);
                if (j < para.length - 1) {
                    System.out.print(",");
                }
            }
            Class<?> exce[] = method[i].getExceptionTypes();
            if (exce.length > 0) {
                System.out.print(") throws ");
                for (int k = 0; k < exce.length; ++k) {
                    System.out.print(exce[k].getName() + " ");
                    if (k < exce.length - 1) {
                        System.out.print(",");
                    }
                }
            } else {
                System.out.print(")");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

　　通过反射机制调用某个类的方法

package www.demo.reflect;

import java.lang.reflect.Method;

public class testReflect02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 调用TestReflect类中的reflect1方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1", null);
        method.invoke(clazz.newInstance(), args);
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
        // 调用TestReflect的reflect2方法
        method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
        // age -> 20. name -> 张三
    }

    public void reflect1() {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
    }

    public void reflect2(int age, String name) {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}

　　通过反射机制操作某个类的属性

package www.demo.reflect;

import java.lang.reflect.Field;

public class testReflect02 {
    private String proprety = null;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        Object obj = clazz.newInstance();
        // 可以直接对 private 的属性赋值
        Field field = clazz.getDeclaredField("proprety");
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj, "Java反射机制");
        System.out.println(field.get(obj));
    }
}

　　反射机制的动态代理

// 获取类加载器的方法
TestReflect testReflect = new TestReflect();
        System.out.println("类加载器  " + testReflect.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
package net.xsoftlab.baike;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//定义项目接口
interface Subject {
    public String say(String name, int age);
}
// 定义真实项目
class RealSubject implements Subject {
    public String say(String name, int age) {
        return name + "  " + age;
    }
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object obj = null;
    public Object bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), this);
    }
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object temp = method.invoke(this.obj, args);
        return temp;
    }
}
/**
 * 在java中有三种类类加载器。
 * 
 * 1）Bootstrap ClassLoader 此加载器采用c++编写，一般开发中很少见。
 * 
 * 2）Extension ClassLoader 用来进行扩展类的加载，一般对应的是jrelibext目录中的类
 * 
 * 3）AppClassLoader 加载classpath指定的类，是最常用的加载器。同时也是java中默认的加载器。
 * 
 * 如果想要完成动态代理，首先需要定义一个InvocationHandler接口的子类，已完成代理的具体操作。
 * 
 * @author xsoftlab.net
 * 
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyInvocationHandler demo = new MyInvocationHandler();
        Subject sub = (Subject) demo.bind(new RealSubject());
        String info = sub.say("Rollen", 20);
        System.out.println(info);
    }
}

 

　　4、反射机制的应用实例

　　在泛型为Integer的ArrayList中存放一个String类型的对象

package www.demo.reflect;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class testReflect02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(list, "Java反射机制实例。");
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

　　通过反射取得并修改数组的信息

package www.demo.reflect;

import java.lang.reflect.Array;

public class testReflect02 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Class<?> demo = temp.getClass().getComponentType();
        System.out.println("数组类型： " + demo.getName());
        System.out.println("数组长度  " + Array.getLength(temp));
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("数组的第一个元素: " + Array.get(temp, 0));
        Array.set(temp, 0, 100);
        System.out.println("修改之后数组第一个元素为： " + Array.get(temp, 0));
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("数组的第二个元素: " + Array.get(temp, 1));
        Array.set(temp, 1, 200);
        System.out.println("修改之后数组第二个元素为： " + Array.get(temp, 1));
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("数组的第三个元素: " + Array.get(temp, 2));
        Array.set(temp, 2, 300);
        System.out.println("修改之后数组第三个元素为： " + Array.get(temp, 2));
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("数组的第四个元素: " + Array.get(temp, 3));
        Array.set(temp, 3, 400);
        System.out.println("修改之后数组第四个元素为： " + Array.get(temp, 3));
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("数组的第五个元素: " + Array.get(temp, 4));
        Array.set(temp, 4, 500);
        System.out.println("修改之后数组第五个元素为： " + Array.get(temp, 4));
    }
}

　　通过反射机制修改数组的大小

package www.demo.reflect;

import java.lang.reflect.Array;

public class testReflect02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] temp = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        int[] newTemp = (int[]) arrayInc(temp, 10);
        print(newTemp);
        String[] atr = { "a", "b", "c" };
        String[] str1 = (String[]) arrayInc(atr, 5);
        print(str1);
    }

    // 修改数组大小
    public static Object arrayInc(Object obj, int len) {
        Class<?> arr = obj.getClass().getComponentType();
        Object newArr = Array.newInstance(arr, len);
        int co = Array.getLength(obj);
        System.arraycopy(obj, 0, newArr, 0, co);
        return newArr;
    }

    // 打印
    public static void print(Object obj) {
        Class<?> c = obj.getClass();
        if (!c.isArray()) {
            return;
        }
        System.out.println("数组长度为： " + Array.getLength(obj));
        for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            System.out.print(Array.get(obj, i) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

　　将反射机制应用到工厂模式

package www.demo.reflect;

interface fruit {
    public abstract void eat();
}

class Apple implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Apple");
    }
}

class Orange implements fruit {
    public void eat() {
        System.out.println("Orange");
    }
}

class Factory {
    public static fruit getInstance(String ClassName) {
        fruit f = null;
        try {
            f = (fruit) Class.forName(ClassName).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return f;
    }
}

/**
 * 对于普通的工厂模式当我们在添加一个子类的时候，就需要对应的修改工厂类。 当我们添加很多的子类的时候，会很麻烦。 Java 工厂模式可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-factory-pattern
 * 
 * 现在我们利用反射机制实现工厂模式，可以在不修改工厂类的情况下添加任意多个子类。
 * 
 * 但是有一点仍然很麻烦，就是需要知道完整的包名和类名，这里可以使用properties配置文件来完成。
 * 
 * java 读取 properties 配置文件 的方法可以参考
 * http://baike.xsoftlab.net/view/java-read-the-properties-configuration-file
 * 
 * @author xsoftlab.net
 */
public class testReflect02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        fruit f = Factory.getInstance("net.xsoftlab.baike.Apple");
        if (f != null) {
            f.eat();
        }
    }
}