Java高级特性——反射

部分笔记出处：https://www.jianshu.com/p/9be58ee20dee

概述

Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于 Reflection API 取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
加载完类之后，在堆内存的方法区中就会产生一个 Class 类型的对象（一个类只有一个 Class 对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过金子看到类的结构，所以，我们称之为：反射。

正常方式：引入需要的 "包名" 名称 --> 通过 new 实例化 --> 获取到实例对象

反射方式：实例化对象 ——> getClass()方法 ——> 获取到完整的 "包类" 名称

定义

JAVA反射机制]是在运行状态中，对于任意一个类，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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

用途

在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。当然，也不是所有的都适合反射，之前就遇到一个案例，通过反射得到的结果与预期不符。阅读源码发现，经过层层调用后在最终返回结果的地方对应用的权限进行了校验，对于没有权限的应用返回值是没有意义的缺省值，否则返回实际值起到保护用户的隐私目的。

反射机制的相关类

与Java反射相关的类如下：

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造方法

Class类

Class 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口。在这个类中提供了很多有用的方法，这里对他们简单的分类介绍。

获得类相关的方法

方法	用途
asSubclass(Class clazz)	把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast	把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader()	获得类的加载器
getClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className)	根据类名返回类的对象
getName()	获得类的完整路径名字
newInstance()	创建类的实例
getPackage()	获得类的包
getSimpleName()	获得类的名字
getSuperclass()	获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces()	获得当前类实现的类或是接口

获得类中属性相关的方法

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

获得类中构造器相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

类中其他重要的方法

方法	用途
isAnnotation()	如果是注解类型则返回true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)	如果是指定类型注解类型则返回true
isAnonymousClass()	如果是匿名类则返回true
isArray()	如果是一个数组类则返回true
isEnum()	如果是枚举类则返回true
isInstance(Object obj)	如果obj是该类的实例则返回true
isInterface()	如果是接口类则返回true
isLocalClass()	如果是局部类则返回true
isMemberClass()	如果是内部类则返回true

Field类

Field 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

方法	用途
equals(Object obj)	属性与obj相等则返回true
get(Object obj)	获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value)	设置obj中对应属性值

Method类

Method 代表类的方法。

方法	用途
invoke(Object obj, Object... args)	传递object对象及参数调用该对象对应的方法

Constructor类

Constructor 代表类的构造方法。

方法	用途
newInstance(Object... initargs)	根据传递的参数创建类的对象

示例

为了演示反射的使用，首先构造一个与书籍相关的model——Book.java，然后通过反射方法示例创建对象、反射私有构造方法、反射私有属性、反射私有方法，最后给出两个比较复杂的反射示例——获得当前ZenMode和关机Shutdown。

被反射类Book.java

public class Book{
    private final static String TAG = "BookTag";

    private String name;
    private String author;

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }

    public Book() {
    }

    private Book(String name, String author) {
        this.name = name;
        this.author = author;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

    private String declaredMethod(int index) {
        String string = null;
        switch (index) {
            case 0:
                string = "I am declaredMethod 1 !";
                break;
            case 1:
                string = "I am declaredMethod 2 !";
                break;
            default:
                string = "I am declaredMethod 1 !";
        }

        return string;
    }
}

反射逻辑封装在ReflectClass.java

public class ReflectClass {
    private final static String TAG = "peter.log.ReflectClass";

    // 创建对象
    public static void reflectNewInstance() {
        try {
            Class<?> classBook = Class.forName("com.android.peter.reflectdemo.Book");
            Object objectBook = classBook.newInstance();
            Book book = (Book) objectBook;
            book.setName("Android进阶之光");
            book.setAuthor("刘望舒");
            Log.d(TAG,"reflectNewInstance book = " + book.toString());
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    // 反射私有的构造方法
    public static void reflectPrivateConstructor() {
        try {
            Class<?> classBook = Class.forName("com.android.peter.reflectdemo.Book");
            Constructor<?> declaredConstructorBook = classBook.getDeclaredConstructor(String.class,String.class);
            declaredConstructorBook.setAccessible(true);
            Object objectBook = declaredConstructorBook.newInstance("Android开发艺术探索","任玉刚");
            Book book = (Book) objectBook;
            Log.d(TAG,"reflectPrivateConstructor book = " + book.toString());
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    // 反射私有属性
    public static void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> classBook = Class.forName("com.android.peter.reflectdemo.Book");
            Object objectBook = classBook.newInstance();
            Field fieldTag = classBook.getDeclaredField("TAG");
            fieldTag.setAccessible(true);
            String tag = (String) fieldTag.get(objectBook);
            Log.d(TAG,"reflectPrivateField tag = " + tag);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    // 反射私有方法
    public static void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> classBook = Class.forName("com.android.peter.reflectdemo.Book");
            Method methodBook = classBook.getDeclaredMethod("declaredMethod",int.class);
            methodBook.setAccessible(true);
            Object objectBook = classBook.newInstance();
            String string = (String) methodBook.invoke(objectBook,0);

            Log.d(TAG,"reflectPrivateMethod string = " + string);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    // 获得系统Zenmode值
    public static int getZenMode() {
        int zenMode = -1;
        try {
            Class<?> cServiceManager = Class.forName("android.os.ServiceManager");
            Method mGetService = cServiceManager.getMethod("getService", String.class);
            Object oNotificationManagerService = mGetService.invoke(null, Context.NOTIFICATION_SERVICE);
            Class<?> cINotificationManagerStub = Class.forName("android.app.INotificationManager$Stub");
            Method mAsInterface = cINotificationManagerStub.getMethod("asInterface",IBinder.class);
            Object oINotificationManager = mAsInterface.invoke(null,oNotificationManagerService);
            Method mGetZenMode = cINotificationManagerStub.getMethod("getZenMode");
            zenMode = (int) mGetZenMode.invoke(oINotificationManager);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

        return zenMode;
    }

    // 关闭手机
    public static void shutDown() {
        try {
            Class<?> cServiceManager = Class.forName("android.os.ServiceManager");
            Method mGetService = cServiceManager.getMethod("getService",String.class);
            Object oPowerManagerService = mGetService.invoke(null,Context.POWER_SERVICE);
            Class<?> cIPowerManagerStub = Class.forName("android.os.IPowerManager$Stub");
            Method mShutdown = cIPowerManagerStub.getMethod("shutdown",boolean.class,String.class,boolean.class);
            Method mAsInterface = cIPowerManagerStub.getMethod("asInterface",IBinder.class);
            Object oIPowerManager = mAsInterface.invoke(null,oPowerManagerService);
            mShutdown.invoke(oIPowerManager,true,null,true);

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

    public static void shutdownOrReboot(final boolean shutdown, final boolean confirm) {
        try {
            Class<?> ServiceManager = Class.forName("android.os.ServiceManager");
            // 获得ServiceManager的getService方法
            Method getService = ServiceManager.getMethod("getService", java.lang.String.class);
            // 调用getService获取RemoteService
            Object oRemoteService = getService.invoke(null, Context.POWER_SERVICE);
            // 获得IPowerManager.Stub类
            Class<?> cStub = Class.forName("android.os.IPowerManager$Stub");
            // 获得asInterface方法
            Method asInterface = cStub.getMethod("asInterface", android.os.IBinder.class);
            // 调用asInterface方法获取IPowerManager对象
            Object oIPowerManager = asInterface.invoke(null, oRemoteService);
            if (shutdown) {
                // 获得shutdown()方法
                Method shutdownMethod = oIPowerManager.getClass().getMethod(
                        "shutdown", boolean.class, String.class, boolean.class);
                // 调用shutdown()方法
                shutdownMethod.invoke(oIPowerManager, confirm, null, false);
            } else {
                // 获得reboot()方法
                Method rebootMethod = oIPowerManager.getClass().getMethod("reboot",
                        boolean.class, String.class, boolean.class);
                // 调用reboot()方法
                rebootMethod.invoke(oIPowerManager, confirm, null, false);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

调用相应反射逻辑方法

        try {
            // 创建对象
            ReflectClass.reflectNewInstance();

            // 反射私有的构造方法
            ReflectClass.reflectPrivateConstructor();

            // 反射私有属性
            ReflectClass.reflectPrivateField();

            // 反射私有方法
            ReflectClass.reflectPrivateMethod();
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

        Log.d(TAG," zenmode = " + ReflectClass.getZenMode());

Log输出结果如下：

08-27 15:11:37.999 11987-11987/com.android.peter.reflectdemo D/peter.log.ReflectClass: reflectNewInstance book = Book{name='Android进阶之光', author='刘望舒'}
08-27 15:11:38.000 11987-11987/com.android.peter.reflectdemo D/peter.log.ReflectClass: reflectPrivateConstructor book = Book{name='Android开发艺术探索', author='任玉刚'}
08-27 15:11:38.000 11987-11987/com.android.peter.reflectdemo D/peter.log.ReflectClass: reflectPrivateField tag = BookTag
08-27 15:11:38.000 11987-11987/com.android.peter.reflectdemo D/peter.log.ReflectClass: reflectPrivateMethod string = I am declaredMethod 1 !
08-27 15:11:38.004 11987-11987/com.android.peter.reflectdemo D/peter.log.ReflectDemo:  zenmode = 0

Java 反射机制提供的功能

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遍历和方法
在运行时获取泛型信息
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
在运行时处理注解
生成动态代理

反射相关的主要 API

java.lang.Class ：代表一个类
java.lang.reflect.Method ：代表类的方法
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器

例子：

public class ReflectionTest {

    /**
     * 在反射之前，对于 Person 的操作
     * */
    @Test
    public void showTest() {
        // 1、创建 Person 类的对象
        Person p1 = new Person("tom", 12);

        // 2、通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age = 22;
        System.out.println(p1.toString());

        p1.show();

        /*
        * 在 Person 类外部，不可以通过 Person 类的对象调用其内部私有结构 [封装性的限制]
        * */
    }

    /**
     * 使用反射之后，对于Person的操作
     * */
    @Test
    public void showTest02() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;
        // 1、通过反射，创建 Person 类的对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

        Object o = constructor.newInstance("Tom", 36);
        System.out.println(o.toString());

        // 2、通过反射，调用对象指定的属性、方法
        // 调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(o, 10);
        System.out.println(o.toString());

        // 调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(o);

        System.out.println("*******************");

        // 通过反射，可以调用 Person 类的私有结构，私有的构造器、方法、属性
        // 调用私有的构造器
        Constructor declaredConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        Person jerry = (Person) declaredConstructor.newInstance("Jerry");
        System.out.println(jerry);

        // 调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(jerry,"一叶知秋");
        System.out.println(jerry);

        // 调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        /* 相当于 String nation = jerry.showNation("中国") */
        String nation = (String) showNation.invoke(jerry, "中国");
        System.out.println(nation);

        /*
        关于 java.lang.Class 类的理解
        1、类的加载过程
            程序经过 javac.exe 命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
            接着我们使用 java.exe 命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码
            文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，
            此运行时类，就作为 Class 的一个实例 。

        2、换句话说，Class的实例对应着一个运行时类。

        3、加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式
            来获取此运行时类。
        * */
    }
    
    /**
     * 获取 Class 的实例的方式（前三种方式需要掌握）
     * */
    @Test
    public void ShowTest03() throws Exception {
        // 方式一、调用运行时类的属性: .class
        Class<Person> clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);

        // 方式二、通过运行时类的对象,调用getClass()
        Person person = new Person();
        Class clazz2 = person.getClass();
        System.out.println(clazz2);

        // 方式三、调用 Class 的精通方法: forName(String classPath)
        Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz3);

        // 方式四、使用类的加载器: ClassLoader （了解）
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

    }
}

总结

本文列举了反射机制使用过程中常用的、重要的一些类及其方法，更多信息和用法需要近一步的阅读Google提供的相关文档和示例。

在阅读Class类文档时发现一个特点，以通过反射获得Method对象为例，一般会提供四种方法，getMethod(parameterTypes)、getMethods()、getDeclaredMethod(parameterTypes)和getDeclaredMethods()。getMethod(parameterTypes)用来获取某个公有的方法的对象，getMethods()获得该类所有公有的方法，getDeclaredMethod(parameterTypes)获得该类某个方法，getDeclaredMethods()获得该类所有方法。带有Declared修饰的方法可以反射到私有的方法，没有Declared修饰的只能用来反射公有的方法。其他的Annotation、Field、Constructor也是如此。

在ReflectClass类中还提供了两种反射PowerManager.shutdown()的方法，在调用的时候会输出如下log，提示没有相关权限。之前在项目中尝试反射其他方法的时候还遇到过有权限和没权限返回的值不一样的情况。如果源码中明确进行了权限验证，而你的应用又无法获得这个权限的话，建议就不要浪费时间反射了。

posted @ 2021-02-20 17:18 san只松鼠阅读(90) 评论(0) 收藏举报

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