【Java】Java 的反射机制（一）：反射概述

1.反射概述

1.1 静态语言 / 动态语言

1.1.1 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。

1.1.2 静态语言

• 与动态语言相对应的，运行时结构不可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。

1.2 Java Reflection

反射（Reflection）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 APl 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 ➡ 通过 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 “包类” 名称

1.3 Java 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

1.4 反射的优点和缺陷

• 优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性。
• 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。

1.5 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

1.6 代码示例

package com.pp.reflection;// 示例说明：什么叫反射
public class Test01 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {// 通过反射获取 Class 对象Class c1 = Class.forName("com.pp.reflection.User");System.out.println(c1);Class c2 = Class.forName("com.pp.reflection.User");Class c3 = Class.forName("com.pp.reflection.User");// 一个类在内存中只有一个 Class 对象// 一个类被加载后,类的整个结构都会被封装在 Class 对象中System.out.println(c1.hashCode());System.out.println(c2.hashCode());System.out.println(c3.hashCode());}
}// 实体类
class User {private String name;private int id;private int age;public User() {}public User(String name, int id, int age) {this.name = name;this.id = id;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '\'' +", id=" + id +", age=" + age +'}';}
}

2.Class 类

2.1 什么是 Class 类

在 Object 类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承。

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 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构（class / interface / enum / annotation / primitive type / void / []）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。

2.2 Class 类的常用方法

方法名	功能说明
static ClassforName(String name)	返回指定类名 name 的 Class 对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回 Class 对象的一个实例
getName()	返回此 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
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
Method getMethod(String name,Class.. T)	返回一个 Method 对象，此对象的形参类型为 paramType
Field[] getDeclaredFields()	返回 Field 对象的一个数组

2.3 获取 Class 类

• 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 clazz = Person.class;

• 已知 某个类的实例，调用该实例的 getClass() 方法获取 Class 对象。

Class clazz = person.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 clazz = Class.forName("demo01.Student");

• 内置基本数据类型可以直接用类名 .Type。

• 还可以利用 ClassLoader。

package com.pp.reflection;// 测试 Class 类的创建方式有哪些
public class Test02 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Person person = new Student();System.out.println("这个人是:" + person.name);// 方式一：通过对象获得Class c1 = person.getClass();System.out.println(c1.hashCode());// 方式二：通过对象获得Class c2 = Class.forName("com.pp.reflection.Student");System.out.println(c2.hashCode());// 方式三：通过类名.classClass c3 = Student.class;System.out.println(c3.hashCode());// 方式四：基本数据类型的包装类都有一个 Type 属性Class c4 = Integer.TYPE;System.out.println(c4);// 方式五：获得父类类型Class c5 = c1.getSuperclass();System.out.println(c5);}
}class Person {public String name;public Person() {}public Person(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "person{" +"name='" + name + '\'' +'}';}
}class Student extends Person {public Student() {this.name = "学生";}
}class Teacher extends Person {public Teacher() {this.name = "老师";}
}

3.4 哪些类型可以有 Class 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
• annotation：注解 @interface
• primitive type：基本数据类型
• void

package com.pp.reflection;import java.lang.annotation.ElementType;public class Test03 {public static void main(String[] args) {Class c1 = Object.class;      // 类Class c2 = Comparable.class;  // 接口Class c3 = String[].class;    // 一维数组Class c4 = int[][].class;     // 二维数组Class c5 = Override.class;    // 注解Class c6 = ElementType.class; // 枚举Class c7 = Integer.class;     // 基本数据类型Class c8 = void.class;        // voidClass c9 = Class.class;       // ClassSystem.out.println(c1);System.out.println(c2);System.out.println(c3);System.out.println(c4);System.out.println(c5);System.out.println(c6);System.out.println(c7);System.out.println(c8);System.out.println(c9);// 只要元素类型与维度一样,就是同一个 Classint[] a = new int[10];int[] b = new int[100];System.out.println(a.getClass().hashCode());System.out.println(b.getClass().hashCode());}
}

🚀 本篇博文为《【狂神说Java】注解和反射》的学习笔记。