Java基础知识之反射机制简介

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1、什么是Java反射机制？

在程序运行中动态地获取类的相关属性，同时调用对象的方法和获取属性，这种机制被称之为Java反射机制

下面给出一个反射的简单例子：

import lombok.Data;

@Data
public class User { public String username; private String password; @Override public String toString() { return "User{" + "username='" + username + '\'' + ", password='" + password + '\'' + '}'; }
}


  

 

  
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public static void reflectionSimpleExample() throws Exception{ User user = new User(); System.out.println(user.toString());
	// 获取对应类的class Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User"); Object obj = cls.newInstance(); System.out.println(obj);
	// 获取成员变量，注意要是public的 Field field = cls.getField("username"); System.out.println(field.get(obj));

}

  

 

  
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2、反射机制原理

Java反射是Java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载

• 静态加载： 在编译时加载相关的类，如果找不到类就会报错，依赖性比较强
• 动态加载：在运行时加载需要的类，在项目跑起来之后，调用才会报错，降低了依赖性

例子：静态加载，如下代码，如果找不到类的情况，代码编译都不通过

User user = new User();

  

 

  
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而动态加载，就是反射的情况，是可以先编译通过的，然后在调用代码时候，也就是运行时才会报错

 Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.User");
Object obj = cls.newInstance();

  

 

  
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Exception in thread “main” java.lang.ClassNotFoundException: com.example.core.example.reflection.User

java中的反射允许程序在执行期借助jdk中Reflection API来获取类的内部信息，比如成员变量、成员方法、构造方法等等，并能操作类的属性和方法

java中反射的实现和jvm和类加载机制有一定的关系，加载好类之后，在jvm的堆中会产生一个class类型的对象，这个class类包括了类的完整结构信息，通过这个class对象就可以获取到类的结构信息，所以形象地称之为java反射

3、Class类介绍

3.1、Class类基本介绍

然后这个Class类是什么？看下uml类图：

Class也是类，因此也继承Object类

Class不是直接new出来的，而是经过系统创建的

User user = new User();

  

 

  
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打个断点，debug进行看看源码，可以看到传统的直接new一个对象也是通过类加载器loadClass拿到的

java反射方式，通用通过调试看看：

 Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

  

 

  
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同样本质也是通过ClassLoad再通过类的全类名

3.2、Class类对象的获取方法

• Class.forname()

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

  

 

  
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应用场景：多用于读取类全路径，加载类

• 具体类.class
  已经知道具体类的情况，通过具体类的class属性获取

Class u = User.class;

  

 

  
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应用场景：多用于用于参数传递

• 对象.getClass
  已经创建好对象的情况，直接通过对象实例获取class对象

Class cls = user.getClass();

  

 

  
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应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象

• ClassLoader获取

ClassLoader cl = user.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("com.example.core.example.reflection.domain.User");

  

 

  
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• 基本数据类型

Class cls = int.class;

  

 

  
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• 包装类
  基本数据类型对应的包装类可以通过.TYPE得到Class类对象

Class cls = Integer.TYPE;

  

 

  
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3.3 、可以获取Class对象的类型

• 1、外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
• 2、interface：接口
• 3、数组
• 4、enum：枚举
• 5、annotation：注解
• 6、基本数据类型
• 7、void
• 8、Class
• … ，等等

import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import lombok.ToString;

import java.util.List;

public class GetClassObjectExample { public static void main(String[] args) { // 外部类 Class<User> cls1 = User.class; // 接口 Class<List> cls2 = List.class; // 数组 Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class; // 二维数组 Class<String[][]> cls4 = String[][].class; // 注解 Class<lombok.ToString> cls5 = ToString.class; // 枚举 Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class; // 基本数据类型 Class<Long> cls7 = Long.class; // void 数据类型 Class<Void> cls8 = Void.class; // Class Class<Class> cls9 = Class.class; System.out.println(cls1); System.out.println(cls2); System.out.println(cls3); System.out.println(cls4); System.out.println(cls5); System.out.println(cls6); System.out.println(cls7); System.out.println(cls8); System.out.println(cls9); }
}


  

 

  
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4、java反射的作用？

• 可以通过外部类的全路径名创建对象，并使用这些类
• 可以枚举出类的全部成员，包括构造函数、属性、方法
• 利用反射 API 访问类的私有成员

5、反射API主要类

• 1、java.lang.Class：代表一个类，表示某个类在jvm堆中的对象
• 2、 java.lang.reflect.Method：代表类的方法
• 3、 java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
• 4、 java.lang.reflect.Constructor：代表类额构造方法

6、Java反射的优缺点

• 优点：使用Java反射可以灵活动态地创建和使用对象，反射是框架的底层支撑
• 缺点：使用Java反射，基本就是解释执行的，对执行速度是有影响的

7、反射调用的优化方法

前面介绍了Java反射虽然很灵活，但是缺点就是调用时候比较慢，相对直接new对象来说，情况是怎么样的？下面通过例子进行试验：

import com.example.core.example.reflection.domain.User;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflectionExample { private static final Integer TOTAL_COUNT = 1000000; public static void main(String[] args) throws Exception{ test0(); test1(); test2(); } public static void test0() { long start = System.currentTimeMillis(); User user = new User(); for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) { user.hello(); } System.out.println(String.format("传统调用方法执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start)); } public static void test1() throws Exception{ long start = System.currentTimeMillis(); Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User"); Object obj = cls.newInstance(); Method hello = cls.getMethod("hello"); for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) { hello.invoke(obj); } System.out.println(String.format("反射方法调用执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start)); } public static void test2() throws Exception{ long start = System.currentTimeMillis(); Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User"); Object obj = cls.newInstance(); Method hello = cls.getMethod("hello"); // 关键，取消调用反射方法时的安全检查 hello.setAccessible(true); for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) { hello.invoke(obj); } System.out.println(String.format("优化后的反射方法调用执行时间:%d" , System.currentTimeMillis() - start)); }
}


  

 

  
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传统调用方法执行时间:19
反射方法调用执行时间:112
优化后的反射方法调用执行时间:50

8、反射的基本使用例子

• java.lang.Class类

String allClassName = "com.example.core.example.reflection.domain.User";
// 通过全类名获取class对象
Class<?> cls = Class.forName(allClassName);
System.out.println(cls);
// 通过对象获取class
System.out.println(cls.getClass());
// 获取全类名
System.out.println(cls.getName());
// 获取包名
System.out.println(cls.getClass().getPackage().getName());
// 获取对象实例
Object obj = cls.newInstance();
System.out.println(obj);

  

 

  
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• java.lang.reflect.Field类

// 获取类属性
Field field = cls.getField("username");
field.set(obj , "admin");
System.out.println(field.get(obj));
// 获取所有类属性，private的成员变量没有权限访问
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field1 : fields) { System.out.println(field1.get(obj));
}
// 获取所有类属性包括private成员变量
Field[] allFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field afield : allFields) { // 开放权限,私有的成员变量也能打印出来 afield.setAccessible(true); System.out.println(afield.get(obj));
}

  

 

  
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• java.lang.reflect.Method类

// 获取class方法，同样默认情况不能获取private的方法
Method method = cls.getMethod("hello");
System.out.println(method.invoke(obj));

  

 

  
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• java.lang.reflect.Constructor类

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);

  

 

  
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9、反射开放权限操作

在我们使用Java反射获取class的private成员变量或者方法时，这种情况是不允许获取的，不过可以通过开放权限的方式来处理，通过设置setAccessible(true);即可

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * <pre>
 * 开放java反射权限，允许调用类的private属性或者方法
 * </pre>
 * <p>
 * <pre>
 * @author mazq
 * 修改记录
 * 修改后版本: 修改人：  修改日期: 2021/08/09 19:10  修改内容:
 * </pre>
 */
public class AccessibleReflectionExample { public static void main(String[] args) throws Exception{ test(); } public static void test() throws Exception{ // 创建class实例对象 Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User"); Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor(); con.setAccessible(true); Object obj = con.newInstance(); // 获取私有成员变量 Field pwd = cls.getDeclaredField("password"); // 开放私有变量的访问权限 pwd.setAccessible(true); pwd.set(obj , "123456"); // 私有方法调用 Method method = cls.getDeclaredMethod("priToString"); method.setAccessible(true); System.out.println(method.invoke(obj)); }
}


  

 

  
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Exception in thread “main” java.lang.IllegalAccessException: Class com.example.core.example.reflection.AccessibleReflectionExample can not access a member of class com.example.core.example.reflection.domain.User with modifiers “private”
at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:102)

文章来源: blog.csdn.net，作者：smileNicky，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：blog.csdn.net/u014427391/article/details/119518788