Java基础13-深入理解反射机制(一)

简介: Java基础13-深入理解反射机制(一)

回顾:什么是反射?

反射(Reflection)是Java 程序开发语言的特征之一,它允许运行中的 Java 程序获取自身的信息,并且可以操作类或对象的内部属性。Oracle官方对反射的解释是

Reflection enables Java code to discover information about the fields, methods and constructors of loaded classes, and to use reflected fields, methods, and constructors to operate on their underlying counterparts, within security restrictions.

The API accommodates applications that need access to either the public members of a target object (based on its runtime class) or the members declared by a given class. It also allows programs to suppress default reflective access control.

简而言之,通过反射,我们可以在运行时获得程序或程序集中每一个类型的成员和成员的信息。

程序中一般的对象的类型都是在编译期就确定下来的,而Java反射机制可以动态地创建对象并调用其属性,这样的对象的类型在编译期是未知的。所以我们可以通过反射机制直接创建对象,即使这个对象的类型在编译期是未知的。

反射的核心是JVM在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性,它不需要事先(写代码的时候或编译期)知道运行对象是谁。

Java反射框架主要提供以下功能:

1.在运行时判断任意一个对象所属的类;

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(通过反射甚至可以调用private方法);

4.在运行时调用任意一个对象的方法

重点:是运行时而不是编译时

反射的主要用途

很多人都认为反射在实际的Java开发应用中并不广泛,其实不然。

当我们在使用IDE(如Eclipse,IDEA)时,当我们输入一个对象或类并想调用它的属性或方法时,一按点号,编译器就会自动列出它的属性或方法,这里就会用到反射。

反射最重要的用途就是开发各种通用框架。

很多框架(比如Spring)都是配置化的(比如通过XML文件配置JavaBean,Action之类的),为了保证框架的通用性,它们可能需要根据配置文件加载不同的对象或类,调用不同的方法,这个时候就必须用到反射——运行时动态加载需要加载的对象。

举一个例子,在运用Struts 2框架的开发中我们一般会在struts.xml里去配置Action,比如:

<action name="login"               class="org.ScZyhSoft.test.action.SimpleLoginAction"               method="execute">           <result>/shop/shop-index.jsp</result>           <result name="error">login.jsp</result>       </action>

配置文件与Action建立了一种映射关系,当View层发出请求时,请求会被StrutsPrepareAndExecuteFilter拦截,然后StrutsPrepareAndExecuteFilter会去动态地创建Action实例。

——比如我们请求login.action,那么StrutsPrepareAndExecuteFilter就会去解析struts.xml文件,检索action中name为login的Action,并根据class属性创建SimpleLoginAction实例,并用invoke方法来调用execute方法,这个过程离不开反射。

对与框架开发人员来说,反射虽小但作用非常大,它是各种容器实现的核心。而对于一般的开发者来说,不深入框架开发则用反射用的就会少一点,不过了解一下框架的底层机制有助于丰富自己的编程思想,也是很有益的。

反射的基础:关于Class类

更多关于Class类和Object类的原理和介绍请见上一节

1、Class是一个类,一个描述类的类(也就是描述类本身),封装了描述方法的Method,描述字段的Filed,描述构造器的Constructor等属性

2、对象照镜子后(反射)可以得到的信息:某个类的数据成员名、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。

3、对于每个类而言,JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个Class对象包含了特定某个类的有关信息。

4、Class 对象只能由系统建立对象

//总结一下就是,JDK有一个类叫做Class,这个类用来封装所有Java类型,包括这些类的所有信息,JVM中类信息是放在方法区的。//所有类在加载后,JVM会为其在堆中创建一个Class<类名称>的对象,并且每个类只会有一个Class对象,这个类的所有对象都要通过Class<类名称>来进行实例化。//上面说的是JVM进行实例化的原理,当然实际上在Java写代码时只需要用 类名称就可以进行实例化了。public final class Class<T> implements java.io.Serializable,                          GenericDeclaration,                          Type,                          AnnotatedElement {虚拟机会保持唯一一            //通过类名.class获得唯一的Class对象。            Class<UserBean> cls = UserBean.class;            //通过integer.TYPEl来获取Class对象            Class<Integer> inti = Integer.TYPE;          //接口本质也是一个类,一样可以通过.class获取            Class<User> userClass = User.class;

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一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.

以上的总结就是什么是反射 反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象 例如:一个类有:成员变量、方法、构造方法、包等等信息,利用反射技术可以对一个类进行解剖,把个个组成部分映射成一个个对象。(其实:一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述) 如图是类的正常加载过程:反射的原理在与class对象。熟悉一下加载的时候: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。

Java为什么需要反射?反射要解决什么问题?

Java中编译类型有两种:

静态编译:在编译时确定类型,绑定对象即通过。动态编译:运行时确定类型,绑定对象。动态编译最大限度地发挥了Java的灵活性,体现了多态的应用,可以减低类之间的耦合性。Java反射是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)、superclass(例如Object)、实现之interfaces(例如Cloneable),也包括fields和methods的所有信息,并可于运行时改变fields内容或唤起methods。

Reflection可以在运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。即Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class,获取其完整构造,并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。

反射(reflection)允许静态语言在运行时(runtime)检查、修改程序的结构与行为。在静态语言中,使用一个变量时,必须知道它的类型。在Java中,变量的类型信息在编译时都保存到了class文件中,这样在运行时才能保证准确无误;换句话说,程序在运行时的行为都是固定的。如果想在运行时改变,就需要反射这东西了。

实现Java反射机制的类都位于java.lang.reflect包中:

Class类:代表一个类 Field类:代表类的成员变量(类的属性) Method类:代表类的方法 Constructor类:代表类的构造方法 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 一句话概括就是使用反射可以赋予jvm动态编译的能力,否则类的元数据信息只能用静态编译的方式实现,例如热加载,Tomcat的classloader等等都没法支持。

反射的基本运用

上面我们提到了反射可以用于判断任意对象所属的类,获得Class对象,构造任意一个对象以及调用一个对象。这里我们介绍一下基本反射功能的实现(反射相关的类一般都在java.lang.relfect包里)。

1、获得Class对象方法有三种

(1)使用Class类的forName静态方法:

public static Class<?> forName(String className)```在JDBC开发中常用此方法加载数据库驱动:要使用全类名来加载这个类,一般数据库驱动的配置信息会写在配置文件中。加载这个驱动前要先导入jar包```java Class.forName(driver);

(2)直接获取某一个对象的class,比如:

//Class<?>是一个泛型表示,用于获取一个类的类型。Class<?> klass = int.class;Class<?> classInt = Integer.TYPE;

(3)调用某个对象的getClass()方法,比如:

StringBuilder str = new StringBuilder("123");Class<?> klass = str.getClass();

判断是否为某个类的实例

一般地,我们用instanceof关键字来判断是否为某个类的实例。同时我们也可以借助反射中Class对象的isInstance()方法来判断是否为某个类的实例,它是一个Native方法:

public native boolean isInstance(Object obj);

创建实例

通过反射来生成对象主要有两种方式。

(1)使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例。

注意:利用newInstance创建对象:调用的类必须有无参的构造器

//Class<?>代表任何类的一个类对象。//使用这个类对象可以为其他类进行实例化//因为jvm加载类以后自动在堆区生成一个对应的*.Class对象//该对象用于让JVM对进行所有*对象实例化。Class<?> c = String.class;//Class<?> 中的 ? 是通配符,其实就是表示任意符合泛类定义条件的类,和直接使用 Class//效果基本一致,但是这样写更加规范,在某些类型转换时可以避免不必要的 unchecked 错误。Object str = c.newInstance();

(2)先通过Class对象获取指定的Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建实例。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。

//获取String所对应的Class对象Class<?> c = String.class;//获取String类带一个String参数的构造器Constructor constructor = c.getConstructor(String.class);//根据构造器创建实例Object obj = constructor.newInstance("23333");System.out.println(obj);

Java基础13-深入理解反射机制(二):https://developer.aliyun.com/article/1535687

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