java反射

Java反射机制

一、在Java运行时环境中，对于任意一个类，能否知道这个类有哪些属性和方法？对于任意一个对象，能否调用它的任意一个方法？答案是肯定的。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。
Java 反射机制主要提供了以下功能

二、反射能干什么：
a、在运行时判断任意一个对象所属的类。
b、在运行时构造任意一个类的对象。
c、在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
d、在运行时调用任意一个对象的方法（包括私有方法，但是破坏了封装性）

三、Reflection 是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods

四、动态语言:
一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言

尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。这种“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语

五、Java Reflection API 简介
在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于java.lang.reflect包中
a、Class类：代表一个类。
b、Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。
c、Method类：代表类的方法。
d、Constructor 类：代表类的构造方法。
e、Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法

1、例程Reflect类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息

package reflected;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * 演示反射机制
 * @author HuangXin
 * 通过类的全名，获得类中的所有方法
 */
public class Reflect {
	public static void main(String[] args)throws Exception{
		Class<?> classType = Class.forName(args[0]);//获得指定类的class对象
		Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();//返回classType对象中的所有已经声明的方法
		for(Method m : methods){	//打印所有的方法名
			System.out.println(m);
		}
	}
}

运行：java Reflect java.lang.String

2、例程ReflectTester 类进一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回
这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法。

package reflected;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * 演示使用反射机制调用getter和settled方法，操作属性
 * @author HuangXin
 *
 */
public class RefelctTester {
	//复制一份副本
	public Object copy(Object object) throws Exception{
		Class<?> classType = object.getClass();
		//使用与所有的构造方法
		Object objectType = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
	//	Object objectType = classType.newInstance();
		//等价于
		//Object objectType = classType.newInstance();
		//获得所有的属性
		Field[] fields = classType.getDeclaredFields();
		for(int i=0;i<fields.length;i++){
			Field field = fields[i];
			String fieldName = field.getName();
			String first = fieldName.substring(0,1).toUpperCase();
			String getMethodName = "get" + first + fieldName.substring(1);
			String setMethodName = "set" + first + fieldName.substring(1);
			
			Method getMeth = classType.getMethod(getMethodName,new Class[]{});
			Method setMeth = classType.getMethod(setMethodName,new Class[]{field.getType()});
			Object value = getMeth.invoke(object, new Object[]{});
			setMeth.invoke(objectType, new Object[]{value});
		}
		
		return objectType;
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		
		User user = new User();
		
		user.setId(new Long(1));
		user.setUsername("zhangjia");
		user.setAge(new Integer(22));
		
		User userCopy = (User)new RefelctTester().copy(user);
		
		System.out.println(userCopy.getId()+","+userCopy.getUsername()+","+userCopy.getAge());
		System.out.println(user.getId()+","+user.getUsername()+","+user.getAge());
	}
}
class User{
	private Long id;
	private String username;
	private int age;
	public User(){	
	}
	public Long getId() {
		return id;
	}
	public void setId(Long id) {
		this.id = id;
	}
	public String getUsername() {
		return username;
	}
	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
}

ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤
（1）获得对象的类型：
  Class classType=object.getClass();
  System.out.println("Class:"+classType.getName());

在java.lang.Object 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法
getName()：获得类的完整名字。
getFields()：获得类的public类型的属性。
getDeclaredFields()：获得类的所有属性。
getMethods()：获得类的public类型的方法。
getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。

getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型。

getConstructors()：获得类的public类型的构造方法。
getConstructor(Class[] parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。
newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。

（2）通过默认构造方法创建一个新对象：
Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。

（3）获得对象的所有属性：
Field fields[]=classType.getDeclaredFields();
Class 类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性

（4）获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中

3、在例程InvokeTest类的main()方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的add()和echo()方法

package reflected;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * 演示用反射机制调用类中的方法
 * @author
 * 
 */
public class InvokeTest {
	public int add(int sum1,int sum2){
		return sum1+sum2;
	}
	public String echo(String message){
		return "goods:"+message;
	}
	public static void main(String[] args) throws  Exception {
		//获得INnvokeTest类的Class对象
		Class<?> classType = InvokeTest.class;	
		//创建classType对象的实例（此种方式只能创建默认的构造方法，即没有参数的构造方法）
		Object invokeTester = classType.newInstance();	
		//返回指定的方法，方法可以用方法名和参数列表区别
		Method addMethod = classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});	
		//调用方法
		Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{100,200});	
		System.out.println((Integer)result);
		//等价一下代码
		//InvokeTest i = new InvokeTest();
		//int result = i.add(100,200);
		//System.out.println(result);	
		Method echoMethod = classType.getMethod("echo",new Class[]{String.class});	
		Object result2 = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[]{"huang"});
		System.out.println((String)result2);				
	}
}

add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象的代码如下：
Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});
Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回
在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：
Object result=addMethod.invoke(invokeTester,
new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});
System.out.println((Integer)result); //result 为Integer类型

4、java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。例程
ArrayTester1 类的main()方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接着把索引位置为5 的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5 的元素的值

package com.langsin.reflection;
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester1
{
    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
        Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
        // 创建一个长度为10的字符串数组
        Object array = Array.newInstance(classType, 10);
        // 把索引位置为5的元素设为"hello"
        Array.set(array, 5, "hello");
        // 获得索引位置为5的元素的值
        String s = (String) Array.get(array, 5);
        System.out.println(s);
    }
}

5、例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为[3][5][10] 的元素的值为设37

package com.langsin.reflection;
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester2
{
	public static void main(String args[])
	{
		int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };
		Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
		Object arrayObj = Array.get(array, 3);
		Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();
		System.out.println(cls);
		arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);
		Array.setInt(arrayObj, 10, 37);
		int arrayCast[][][] = (int[][][]) array;
		System.out.println(arrayCast[3][5][10]);
	}
}

六、Class
众所周知Java有个Object class，是所有Java classes的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java class中被改写的methods：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class object。
Class class十分特殊。它和一般classes一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types
（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词void。当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class object。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class object的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），不能够！因为Class并没有public constructor
Class是Reflection起源。针对任何您想探勘的class，唯有先为它产生一个Class object，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs

Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class object：
a、运用getClass()注：每个类都有此函数
   String str = "abc";
   Class c1 = str.getClass();
b、运用Class.getSuperclass()
   Button b = new Button();
   Class c1 = b.getClass();
   Class c2 = c1.getSuperclass();
c、运行static method Class.forName()(最常用)
   Class c1 = Class.forName("java.lang.String");
d、运用.class语法
   Class c1 = String.class;
   Class c5 = int[].class;
e、运用primitive wrapper classes的TYPE语法
   Class c1 = Boolean.TYPE;
   Class c2 = Byte.TYPE;

实例：

package reflected;
import java.awt.Button;
public class GetSuperClassTest {
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Button button = new Button();
		Class<?> c1 = button.getClass();//返回button的class对象
		System.out.println(c1);
		Class<?> c2 = c1.getSuperclass();//返回button的父对象
		System.out.println(c2);
		Class<?> c3 = c2.getSuperclass();//返回button的父对象的父对象
		System.out.println(c3);
	}
}

七、运行时生成instances
欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无自变量ctor”，一个针对“带参数ctor”。如果欲调用的是“带参数ctor“就比较麻烦些，不再调用Class的newInstance()，而是调用Constructor 的newInstance()。首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型（本例指定
为一个double和一个int），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属ctor。接下来再准备一个Object[] 做为ctor实参值（本例指定3.14159和125），调用上述专属ctor的newInstance()。
如果是无参构造方法：
Class c = Test.class;
Object obj = c.newInstance();

有参构造方法：
Class c = Test.class;
Class[] classType = {Integer.class,String.class};
Constructor constructor = c.getConstructor(classType);

Object[] param = {23,"haha"};
Object obj = constructor.newInstance(param);



八、运行时调用methods
这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。首先准备一个Class[]做为参数类型（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来准备一个Object[]放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的invoke()。
为什么获得Method object时不需指定回返类型？
因为method overloading机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的method。
如：
Class c = Test.calss;
Class types = new Class[2];
types[0] = Class.forName("java.lang.String");
types[1] = Class.forName("java.lang.Integer");
Methoethod = c.getMethod("testMethod",types);
Test obj = new Test();
Object[] param = {"haha",23};
Object r = method.invoke(obj,param);

package reflected;
import java.lang.reflect.Method;
@SuppressWarnings("unchecked")
public class MethodTest {
	public static void test(Object obj)throws Exception{
		Class<MyMethod> type = (Class<MyMethod>)obj.getClass();
		Object objectType = type.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
		
		Method method = type.getMethod("prin",new Class[]{});
		method.invoke(objectType, new Object[]{});
		
		method = type.getMethod("add", new Class[]{int.class,int.class});
		Object result = method.invoke(objectType, new Object[]{3,4});
		
		System.out.println(result);
		System.out.println(result.getClass().getName());
	}
	public static void main(String[] args) {
		MyMethod p = new MyMethod();
		try {
			test(p);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
class MyMethod{
	public MyMethod(){}
	public void prin(){
		System.out.println("Hello World!");
	}
	public int add(int x,int y){
		return x + y;
	}
}

九、运行时变更fields内容
与先前两个动作相比，“变更field内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的get()和set()，

package reflected;
import java.lang.reflect.Field;
public class FieldModify {
	/**
	 * @param args
	 */
	public double a;
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// TODO Auto-generated method stub

		Class<?> classType = FieldModify.class;
		
		Field f = classType.getField("a");
		
		FieldModify ff = new FieldModify();
		System.out.println("a="+(Double)f.get(ff));
		f.set(ff,33.33);
		System.out.println("a="+ff.a);
 	}
}

十、实现用反射机制访问private属性的值

package reflected;
import java.lang.reflect.Field;
/**
 * 实现用反射机制访问private属性的值
 * @author HuangXin
 *
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public class FieldTest {
	public static void prin(Object obj)throws Exception{
		Person pt = (Person)obj;
		Class<Person> type = (Class<Person>)obj.getClass();
		Field[] fields = type.getDeclaredFields();

		for(int i=0;i<fields.length;i++){
			fields[i].setAccessible(true);
			System.out.print(fields[i] + "\t");
			System.out.print(fields[i].get(pt) + "\n");
		}
		System.out.println(fields.length);
		
		fields[0].setAccessible(true);
		fields[0].set(pt, "Helloworld");
		
		fields[2].setAccessible(true);
		fields[2].set(pt, "F");
		
		fields[1].setAccessible(true);
		fields[1].setInt(pt, 30);
		
		for(int i=0;i<fields.length;i++){
			fields[i].setAccessible(true);
			System.out.print(fields[i] + "\t");
			System.out.print(fields[i].get(pt) + "\n");
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		Person p = new Person("Tom","M",21);
		try {
			prin(p);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
class Person{
	private String name;
	private int age;
	private String sex;
	
	public Person(String name,String sex,int age){
		this.name = name;
		this.sex = sex;
		this.age = age;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public String getSex() {
		return sex;
	}
}

十一：演示用反射机制为一个类的私有属性赋值，调用一个方法输出属性的值。

import java.lang.reflect.*;
public class A
{
	public static void main(String[] args)
	{
		A a = new A();
		B b = new B();
		try{
			a.test(b);
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public void test(Object obj)throws Exception
	{
		Class<?> classType = obj.getClass();
	//	Object object = classType.newInstance();
        //      Field[] fields = classType.getDeclaredFields();
		Field name = classType.getDeclaredField("name");
		name.setAccessible(true);
		name.set(obj,"Li Xue Qin");
	//	System.out.println(name.getName());
		Field age = classType.getDeclaredField("age");
		age.setAccessible(true);
		age.set(obj,new Integer(23));
	//	System.out.println(age.getName());
		
		Method display = classType.getMethod("display",new Class[]{String.class});
		display.invoke(obj,new Object[]{"male"});
		

	/*	for(Field f : fields)
		{
			String field = f.getName();
			String firstName = field.substring(0,1).toUpperCase();
			String methodName = "set" + firstName + field.substring(1);
			System.out.println(methodName);
			Method method = classType.getMethod(methodName,Class[]{field.getType()});
			method.invoke(obj,new);
		}
	*/

   /*	Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();//返回所有方法的名称
		for(Method m : methods)
		{
			String str = m.getName();
			String firstName = str.substring(0,1).toUpperCase();
			System.out.println(str);
		}
   */
	}
}

class B
{
	private String name;
	private int age;

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

	public void setAge(int age)
	{
		this.age = age;
	}

	public String getName()
	{
		return this.name;
	}

	public int getAge()
	{
		return this.age;
	}

	public void display(String sex)
	{
		System.out.println("姓名: " + this.name + "\t性别: " + sex + "\t年龄: " + this.age);
	}
}