反射机制,让Java获得类似动态语言的特性。
动态语言:
- 是一类在运行时可以改变其结构的语言:例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进,已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。
- 主要动态语言:Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等等。
静态语言:
- 与动态语言相对应的,运行时结构不可改变的语言就是静态语言。如java、C、C++。
- java不是动态语言,但java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性,我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。java的动态性让编程的时候更加灵活!
JAVA反射机制概述
概述
- Reflection(反射)是java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。
Class c = Class.forName("java.lang.String")
- 加载完类之后,在堆内存的方法区中就产生了一个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,透过这个镜子看到类的结构,所以我们形象的称之为:反射
正常方式:引入需要的“包类”名称 –> 透过new实例化 –> 取得实例化对象
反射方式:实例化对象 –> getClass()方法 –> 得到完整的“包名”名称
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变量和方法
- 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
- … …
优点和缺点
- 优点:可以实现动态创建对象和编译,体现了很大的灵活性
- 缺点:对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作,我们可以告诉JVM,我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。
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(构造方法)
… …
理解Class类并获取Class实例
Class类
在Object类中定义了以下方法,此方法被所有子类继承:public final Class getClass()
。以上的方法返回值的类型是一个Class类,此类是Java反射的源头,实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解,即:可以通过对象反射求出类的名称。

对象照镜子后可以得到的信息:某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言,JRE(java runtime environment,Java运行环境)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结果(类class、接口interface、枚举enum、注解annotation、原始类型primitive type、空类型void、数组[])的有关信息。
- Class本身也是一个类
- Class对象只能由系统建立对象
- 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
- 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个
.class
文件 - 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
- 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
- Class类是Reflection的根源,针对任何你想动态加载、运行的类、唯有先获得相应的Class对象
Class类的常用方法:
方法名 | 功能说明 |
---|---|
static Class forName(String name) |
放回指定类名name的Class对象 |
Object newInstance() |
调用缺省(默认)构造函数,返回Class对象的一个实例(通过Class对象创建对象) |
getName() |
放回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类或void)的名称 |
Class getSuperClass() |
返回当前Class对象的父类的Class对象,见下边的方法四 |
Class[] getinterfaces() |
获取当前Class对象的接口 |
ClassLoader getClassLoader() |
返回该类的类加载器 |
Constructor[] getConstructors() |
返回一个包含某些Constructor对象的数组(构造器) |
Method getMethod(String name, Class<?>... T) |
返回一个Method对象,此对象的形参类型为parameterTypes |
Field[] getDeclaredFields() |
返回Field对象的一个数组(DeclaredField:声明字段/变量) |
Class实例
哪些类型可以有Class实例(对象)?
- class:外部类,成员(成员内部类,静态内部类),局部内部类、匿名内部类
- interface :接口
- []:数组
- enum:枚举(一个特殊的类,一般表示一组常量)
- annotation:注解(@interface)
- primitive type:基本数据类型(八种基本数据类型)
- void
获取Class类实例的几个方法:
若已知具体的类,通过类的class属性获取,该方法最为安全可靠,程序性能最高。
Class c = 类名.class;
已知某个类的实例,调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Class c = 实例.getClass();
已知一个类的全类名,且该类在类路径下,可通过Class类的静态方法forName()获取,可能抛出ClassNotFoundException。
Class c = Class.forName("全类名");
例如:com.qsdbl.Test;类名为Test,全类名为com.qsdbl.Test。要获取Class类实例,可以通过方法一:Test.class或本方法即方法三:Class.forname(“com.qsdbl.Test”)
内置基本数据类型可以直接用
类名.Type
还可以利用ClassLoader
注意:一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例。
代码演示:
为了便于演示,创建一个类Person,和它的一个子类Student。
1 |
class Person{ |
方法一:类名
与方法三一样使用类名,使用的是继承自父类Object的class属性。方法三全类名使用的是Class类的forName()方法。
1 |
//测试Class类的创建方式 |
方法二:类的实例
通过类的实例获取Class实例,使用的是继承自父类Object的getClass方法。
1 |
//测试Class类的创建方式 |
方法三:全类名
全类名,com.study.注解与反射.demo02.Person
。与方法一一样使用类名,全类名使用的是Class类的forName()方法。方法一使用的是继承自父类Object的class属性。
1 |
//测试Class类的创建方式 |
方法四:子类的Class实例
该方法是通过子类的Class实例,调用Class类的getSuperclass()方法获取Class实例。
1 |
//测试Class类的创建方式 |
方法五:Type属性
注意是基本数据类型,只有基本数据类型才可以这样获取Class实例
1 |
//测试Class类的创建方式 |
完整代码:
1 |
//测试Class类的创建方式 |
运行结果:
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c1:1627674070 |
获取运行时类的完整结构
通过反射获取运行时类的完整结构:Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation
- 全部的Field(成员变量)
- 全部的方法
- 全部的构造器
- 所继承的父类
- 实现的全部接口
- 注解
- 。。。
以下例子都是在已获取Class对象的基础之上,如何获取Class实例见前边。
获取类名
Class对象的getName
或getSimpleName
方法。
获取属性
获取public属性
getFields
(多个),获取指定的public属性getField
(一个)获取全部(包括私有的)的属性
getDeclaredFields
(多个),获取指定的任意属性getDeclaredField
(一个)返回的是Field类型的数组或对象
形式参数为属性名(name)
获取方法
获取public方法
getMethods
(多个),获取指定的public方法getMethod
(一个)获取全部(包括私有的)的方法
getDeclaredMethods
(多个),获取指定的任意方法getDeclaredMethod
(一个)返回的是Method类型的数组或对象
形式参数为方法名(name)+ 方法的形参类型的类对象(类.class)。(因为存在方法重载的情况)
获取构造器
获取类的构造方法(构造器),getConstructor()
,与获取类的方法相似。不同点是获取指定的构造方法时不需要填写方法名(构造方法名跟类名相同)。
获取public构造方法
getConstructors
,获取指定的构造方法getConstructor
(一个)获取全部的方法
getDeclaredConstructors
,获取指定的任意构造方法getDeclaredConstructor
(一个)返回的是Constructor类型的数组或对象
形式参数为方法的形参类型的类对象(类.class)。(因为存在方法重载的情况)
规律
类名:getName
与getSimpleName
,类名与全类名
属性、方法、构造器等等:
get
+Field
、Method
、Constructor
:指定获取某一个,只能是public的,中间加Declared
可以获取到私有的(所有)- 后边加
s
,获取到的是多个(返回的是数组)
获取注解
注解,Annotation
获取接口
接口,Interface
(getInterfaces,返回的是所实现的全部接口)
获取父类
父类,superclass
小结
- 在实际的操作中,取得类的信息的操作代码,并不会经常开发
- 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用,反射机制
- 如何取得属性、方法、构造器的名称、修饰符等等。
有了Class对象,能做什么?
有了Class对象,能做什么?能创建运行时(在程序运行时动态创建)类的对象(使用Class对象创建实例)。调用运行时类的指定结构(调用类中的成员属性、成员方法等)。
需要注意的地方
与反射效率有关的一个“开关”–setAccessible:
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
- 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消java语言访问检查
- 提高反射的效率。如果代码中必须使用反射,而该句代码需要频繁的被调用,那么请设置为true
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
- 参数值为false则指示反射的对象应该实施java语言访问检查
- 可以理解为一个开关,是否允许访问私有的成员
关闭检测(setAccessible(true))可以提高反射的效率:
创建类的对象
调用Class对象的
newInstance()
方法使用无参构造器创建对象
类必须有一个无参数的构造器(在编写类时不写构造器,则IDE会主动创建无参的构造器。若写类时只写有参构造器,则IDE不会主动创建无参的构造器)
类的构造器的访问权限需要足够
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User user = (User)c1.newInstance();
调用Class对象的
getDeclaredConstructor(Class ... parameterTypes)
方法和Constructor对象的newInstance
方法(Constructor,构造器)使用有参构造器创建对象
通过形式参数来区分有参构造器,形式参数为方法的形参类型的类对象(类.class)。(因为存在方法重载的情况)(找到构造器)
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Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
通过Constructor实例化对象(创建对象,需要填写实参)
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User user = (User)constructor.newInstance("小明",01,18);
调用方法
即通过反射调用(使用)类的方法。获取类的方法,点这里回顾一下。(获取、调用,不要混淆了)
通过Class对象获取类的方法(返回的是Method对象)
通过invoke方法使用获取到的类方法,invoke方法的参数为要使用该方法的对象(调用的是静态方法,这里可以是null)和方法的实参(invoke,激活)
若是私有方法,还需要设置setAccessible(true)才能正常使用
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12//通过反射调用普通方法
//通过反射获取一个方法(该方法用于设置用户名)
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
setName.invoke(user2,"小红");//参数为要使用该方法的对象,和方法的实参
Method test02 = c1.getDeclaredMethod("test02");//调用静态方法(无参)
test02.invoke(null);//要使用该方法的对象可以是null
第一次看到这里的人可能会有以下疑惑:可以通过Class对象创建对象了,为什么不直接调用某个方法呢,而要这么麻烦?
那是因为这样子做程序的灵活性比较差,而使用invoke灵活性更大(比如写成一个方法,方法、对象、实参可以作为参数传递进来)
操作属性
通过反射操作属性。
- 通过Class对象获取类的属性(返回的是Field对象)
- 通过
set
、get
等方法操作属性 - 若是私有属性,还需要设置setAccessible(true)才能正常操作属性
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//通过反射操作属性 |
操作泛型
Java泛型其本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数(type parameter)这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。摘自百度百科。
- Java采用泛型擦除的机制来引入泛型,Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的,确保数据的安全性和免去强制类型转换问题,但是,一旦编译完成,所有和泛型有关的类型全部擦除。
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为了通过反射操作这些类型,Java新增了
ParameterizedType
,GenericArrayType
,TypeVariable
和WildcardType
几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。ParameterizedType
:表示一种参数化类型(GenericType ,泛型),比如Collection<String>-
GenericArrayType
:表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型(泛型数组) TypeVariable
:是各种类型变量的公共接口wildcardType
:代表一种通配符类型表达式
代码演示
步骤
下边通过反射操作泛型。查看方法的形参类型或返回值类型是否是泛型,还可以查看泛型中具体有哪些类型。
通过Class对象获取类的方法(返回的是Method对象)
Method对象可以使用的与泛型相关的方法有getGenericExceptionTypes、getGenericParameterTypes、getGenericReturnType
getGenericExceptionTypes:获取泛型异常类型(返回Type数组)
getGenericParameterTypes:获取泛型参数类型(方法的形参)(实际使用中也获取到非泛型的形参,所以说这个方法可以获取到全部的形参)(返回Type数组)
getGenericReturnType:获取泛型返回值类型(方法的返回值)(返回Type类型)
获取到的类型还需要使用
if (genericParameterType instanceof ParameterizedType)
判断是否是泛型。(ParameterizedType
:表示一种参数化类型(GenericType ,泛型),比如Collection<String>;见上边的介绍)
若要查看泛型中具体的类型有哪些(得先将其强制转换为泛型
ParameterizedType
),可以使用getActualTypeArguments
方法获取泛型中的具体类型(返回的是Type数组)
创建两个方法
创建两个方法用于演示。方法一test01,方法形参使用两个泛型和一个String类型,Map和List。Map中的具体类型有String和User。List中的具体类型有User。
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public void test01(Map<String,User> map, List<User> list,String str){ |
方法二test02,返回值类型使用泛型,Map。Map中的具体类型有User和String。
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public Map<String,User> test02(){ |
测试方法一
通过Class对象获取类的方法(返回的是Method对象)
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Method test01 = Test10.class.getMethod("test01", Map.class, List.class,String.class); |
getParameterTypes方法,获取该方法的形参类型:
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System.out.println("获取该方法的形参:"); |
getGenericParameterTypes方法,获取该方法的形参类型(可获取泛型信息):
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Type[] genericParameterTypes = test01.getGenericParameterTypes();//获取该方法的形参(可获取泛型信息) |
运行结果对比:
getGenericParameterTypes方法返回的数据中可以看出方法test01的形参Map和List是泛型。
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获取该方法的形参: |
测试方法二
通过Class对象获取类的方法(返回的是Method对象)
getGenericReturnType方法,获取该方法的返回值类型(可获取泛型信息):
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Method test02 = Test10.class.getDeclaredMethod("test02",null); |
操作注解
利用反射操作注解。通过反射操作注解,查看类、方法、属性等使用的注解是什么,查看注解中参数值是什么。(更高级的应用例如通过获取到的这些数据在数据库中动态创建表)
代码演示
步骤
- 获取到Class对象或通过Class对象获取类的方法、属性等
- 使用方法
getAnnotation
或getAnnotations
获取注解信息。(返回Annotation对象或数组) - 获取到注解后强转回原类型(具体看使用了什么注解),使用
注解.参数名
的方式获取注解中的各参数值。
使用ORM进行举例:
什么是ORM?
ORM = Object Relationship Mapping –> 对象关系映射
类和表结构对应
属性和字段对应(一列)
对象和记录对应(表中的一行数据)
使用注解和反射完成类和表结构的映射关系:
创建类
创建类StudentTable,与数据库中的student表对应。类中定义id、age、name等属性,对应表中的字段。
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class StudentTable{ |
自定义注解
这里使用自定义注解进行演示。自定义注解MyTable、MyField,分别用在类StudentTable上和类StudentTable的各个属性上。用于描述类名对应的是数据库中具体的哪个表,类中属性即表中字段具体的描述信息(该列的列名、类型、长度等)。
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//自定义注解--类名的注解--使用在StudentTable类上,用于描述类对应的数据库中的表名(类和表结构对应 |
使用注解
给类StudentTable添加注解,使用自定义注解MyTable
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"db_student")//数据库中的表名 ( |
给类StudentTable中的各个属性添加注解,使用自定义注解MyField
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"db_student")//数据库中的表名 ( |
获取注解
- 获取到Class对象或通过Class对象获取类的方法、属性等
- 使用方法
getAnnotation
或getAnnotations
获取注解信息。(返回Annotation对象或数组)
类注解
获取类注解。
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Class c1 = Class.forName("com.study.注解与反射.demo02.StudentTable"); |
运行结果:
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获取到的类注解为:@com.study.注解与反射.demo02.MyTable(value=db_student) |
属性注解
获取属性注解。
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//获取类中指定属性的注解 |
运行结果:
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获取到的属性注解:@com.study.注解与反射.demo02.MyField(columnName=db_name, type=varchar, length=3) |
获取注解中的参数值
- 获取到Class对象或通过Class对象获取类的方法、属性等
- 使用方法
getAnnotation
或getAnnotations
获取注解信息。(返回Annotation对象或数组) - 获取到注解后强转回原类型(具体看使用了什么注解),使用
注解.参数名
的方式获取注解中的各参数值。(注解中只有一个参数时一般使用value,所以上边自定义类注解时使用value)
类注解
获取类注解中的参数值
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//通过反射获取注解 |
运行结果:
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获取到的类注解为:@com.study.注解与反射.demo02.MyTable(value=db_student) |
属性注解
获取属性注解中的参数值
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//获取类中指定属性的注解 |
运行结果:
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获取到的属性注解@com.study.注解与反射.demo02.MyField(columnName=db_name, type=varchar, length=3)中的参数值: |