Java中的反射机制:深入探索与应用

简介: 本文介绍了Java反射机制的基本概念、用途及其实现方式。反射机制允许程序在运行时动态获取类的属性和方法,并调用它们,适用于处理私有成员或权限受限的情况。文章详细讲解了`Class`类的功能,包括获取类的方法、属性、注解、构造器等信息,以及通过四种方式获取`Class`对象的示例代码。此外,还探讨了类加载器、继承关系判断、动态代理等高级内容,展示了如何在运行时创建接口实例并处理方法调用。文末提供了完整的代码示例以加深理解。

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

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,

获得类相关的方法

获得类中属性相关的方法

获得类中注解相关的方法

获得类中构造器相关的方法

获得类中方法相关的方法

类中其他重要的方法

获取Class对象的四种方式

体验AI代码助手

代码解读

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package cn.string.demo.reflection;

public class TestMain {

    // 获取Class对象的四种方式;
    public void method1() throws ClassNotFoundException {
        // 方法一:调用运行时类本身的.class属性;
        Class<Person> class1 = Person.class;
        System.out.println("方法一:" + class1.getName());

        // 方法二:通过运行时类的对象获取;
        Person person = new Person();
        Class class2 = person.getClass();
        System.out.println("方法二:" + class2.getName());

        // 方法三:通过Class的静态方法获取;
        Class class3 = Class.forName("cn.string.demo.reflection.Person");
        System.out.println("方法三:" + class3.getName());

        // 方法四:通过类加载器;
        ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();
        Class class4 = classLoader.loadClass("cn.string.demo.reflection.Person");
        System.out.println("方法四:" + class4.getName());
    }
}

类加载器classloader

调用构造方法、获取继承关系

体验AI代码助手

代码解读

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import java.lang.reflect.Constructor;

public class TestReflection1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取构造方法Integer(int):
        Constructor cons1 = Integer.class.getConstructor(int.class);
        // 调用构造方法:
        Integer n1 = (Integer) cons1.newInstance(123);
        System.out.println(n1);

        // 获取构造方法Integer(String)
        Constructor cons2 = Integer.class.getConstructor(String.class);
        Integer n2 = (Integer) cons2.newInstance("456");
        System.out.println(n2);
//        获取父类
        Class i = Integer.class;
        Class n = i.getSuperclass();
        System.out.println(n);
        Class o = n.getSuperclass();
        System.out.println(o);
        System.out.println(o.getSuperclass());
//        获取interface
        Class s = Integer.class;
        Class[] is = s.getInterfaces();
        for (Class j : is) {
            System.out.println(j);
        }
    }
}

继承关系

当我们判断一个实例是否是某个类型时,正常情况下,使用instanceof操作符:

体验AI代码助手

代码解读

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Object n = Integer.valueOf(123);
boolean isDouble = n instanceof Double; // false
boolean isInteger = n instanceof Integer; // true
boolean isNumber = n instanceof Number; // true
boolean isSerializable = n instanceof java.io.Serializable; // true

如果是两个Class实例,要判断一个向上转型是否成立,可以调用isAssignableFrom():

体验AI代码助手

代码解读

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// Integer i = ?
Integer.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Integer
// Number n = ?
Number.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Number
// Object o = ?
Object.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Object
// Integer i = ?
Integer.class.isAssignableFrom(Number.class); // false,因为Number不能赋值给Integer

动态代理

我们来比较Java的class和interface的区别:

可以实例化class(非abstract); 不能实例化interface。 所有interface类型的变量总是通过向上转型并指向某个实例的:

体验AI代码助手

代码解读

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CharSequence cs = new StringBuilder();

有没有可能不编写实现类,直接在运行期创建某个interface的实例呢?

这是可能的,因为Java标准库提供了一种动态代理(Dynamic Proxy)的机制:可以在运行期动态创建某个interface的实例。

什么叫运行期动态创建?听起来好像很复杂。所谓动态代理,是和静态相对应的。我们来看静态代码怎么写:

定义接口:

体验AI代码助手

代码解读

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public interface Hello {
    void morning(String name);
}

编写实现类:

体验AI代码助手

代码解读

复制代码

public class HelloWorld implements Hello {
    public void morning(String name) {
        System.out.println("Good morning, " + name);
    }
}

创建实例,转型为接口并调用:

体验AI代码助手

代码解读

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Hello hello = new HelloWorld();
hello.morning("Bob");

这种方式就是我们通常编写代码的方式。

还有一种方式是动态代码,我们仍然先定义了接口Hello,但是我们并不去编写实现类,而是直接通过JDK提供的一个Proxy.newProxyInstance()创建了一个Hello接口对象。这种没有实现类但是在运行期动态创建了一个接口对象的方式,我们称为动态代码。JDK提供的动态创建接口对象的方式,就叫动态代理。

一个最简单的动态代理实现如下:

体验AI代码助手

代码解读

复制代码

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println(method);
                if (method.getName().equals("morning")) {
                    System.out.println("Good morning, " + args[0]);
                }
                return null;
            }
        };
        Hello hello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(
            Hello.class.getClassLoader(), // 传入ClassLoader
            new Class[] { Hello.class }, // 传入要实现的接口
            handler); // 传入处理调用方法的InvocationHandler
        hello.morning("Bob");
    }
}

interface Hello {
    void morning(String name);
}


转载来源:https://juejin.cn/post/6844903969051918343

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