如何使用Java反射機制

這篇文章主要介紹“如何使用Java反射機制”，在日常操作中，相信很多人在如何使用Java反射機制問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”如何使用Java反射機制”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

Java  反射機制對于小白來說，真的是一道巨大的坎兒，其他的東西吧，無非就是內容多點，多看看多背背就好了，反射真的就是不管看了多少遍不理解就還是不理解，而且學校里面的各大教材應該都沒有反射這個章節，有也是一帶而過。說實話，在這篇文章之前，我對反射也并非完全了解，畢竟平常開發基本用不到，不過，看完這篇文章相信你對反射就沒啥疑點了。

全文脈絡思維導圖如下：

1.  拋磚引玉：為什么要使用反射前文我們說過，接口的使用提高了代碼的可維護性和可擴展性，并且降低了代碼的耦合度。來看個例子：

首先，我們擁有一個接口 X 及其方法 test，和兩個對應的實現類 A、B：

public class Test {          interface X {      public void test();  }      class A implements X{         @Override         public void test() {              System.out.println("I am A");         }     }      class B implements X{         @Override         public void test() {             System.out.println("I am B");     } }

通常情況下，我們需要使用哪個實現類就直接 new 一個就好了，看下面這段代碼：

public class Test {          ......   public static void main(String[] args) {         X a = create1("A");         a.test();         X b = create1("B");         b.test();     }      public static X create1(String name){         if (name.equals("A")) {             return new A();         } else if(name.equals("B")){             return new B();         }         return null;     }  }

按照上面這種寫法，如果有成百上千個不同的 X 的實現類需要創建，那我們豈不是就需要寫上千個 if 語句來返回不同的 X 對象?

我們來看看看反射機制是如何做的：

public class Test {      public static void main(String[] args) {   X a = create2("A");         a.test();         X b = create2("B");         b.testReflect();     }       // 使用反射機制     public static X create2(String name){         Class<?> class = Class.forName(name);         X x = (X) class.newInstance();         return x;     } }

向 create2() 方法傳入包名和類名，通過反射機制動態的加載指定的類，然后再實例化對象。

看完上面這個例子，相信諸位對反射有了一定的認識。反射擁有以下四大功能：

• 在運行時(動態編譯)獲知任意一個對象所屬的類。

• 在運行時構造任意一個類的對象。

• 在運行時獲知任意一個類所具有的成員變量和方法。

• 在運行時調用任意一個對象的方法和屬性。

上述這種「動態獲取信息、動態調用對象的方法」的功能稱為 Java 語言的反射機制。

2. 理解 Class 類

要想理解反射，首先要理解 Class 類，因為 Class 類是反射實現的基礎。

在程序運行期間，JVM  始終為所有的對象維護一個被稱為「運行時的類型標識」，這個信息跟蹤著每個對象所屬的類的完整結構信息，包括包名、類名、實現的接口、擁有的方法和字段等。可以通過專門的  Java 類訪問這些信息，這個類就是 Class類。我們可以把 Class 類理解為「類的類型」，一個 Class 對象，稱為類的類型對象，「一個 Class  對象對應一個加載到 JVM 中的一個 .class 文件」。

在通常情況下，一定是先有類再有對象。以下面這段代碼為例，類的正常加載過程是這樣的：

import java.util.Date; // 先有類  public class Test {     public static void main(String[] args) {         Date date = new Date(); // 后有對象         System.out.println(date);     } }

首先 JVM 會將你的代碼編譯成一個 .class 字節碼文件，然后被類加載器(Class Loader)加載進 JVM 的內存中，「同時會創建一個  Date 類的 Class 對象存到堆中」(注意這個不是 new 出來的對象，而是類的類型對象)。JVM 在創建  Date對象前，會先檢查其類是否加載，尋找類對應的 Class 對象，若加載好，則為其分配內存，然后再進行初始化 new Date()。

需要注意的是，「每個類只有一個 Class 對象」，也就是說如果我們有第二條 new Date() 語句，JVM 不會再生成一個 Date 的 Class  對象，因為已經存在一個了。這也使得我們可以利用 == 運算符實現兩個類對象比較的操作：

System.out.println(date.getClass() == Date.getClass()); // true

OK，那么在加載完一個類后，堆內存的方法區就產生了一個 Class 對象，這個對象就包含了完整的類的結構信息，「我們可以通過這個 Class  對象看到類的結構」，就好比一面鏡子。所以我們形象的稱之為：反射。

說的再詳細點，再解釋一下。上文說過，在通常情況下，一定是先有類再有對象，我們把這個通常情況稱為 “正”。那么反射中的這個 “反”  我們就可以理解為根據對象找到對象所屬的類(對象的出處)

Date date = new Date(); System.out.println(date.getClass()); // "class java.util.Date"

通過反射，也就是調用了 getClass() 方法后，我們就獲得了 Date 類對應的 Class 對象，看到了 Date 類的結構，輸出了 Date  對象所屬的類的完整名稱，即找到了對象的出處。當然，獲取 Class 對象的方式不止這一種。

3. 獲取 Class 類對象的四種方式

從 Class  類的源碼可以看出，它的構造函數是私有的，也就是說只有 JVM 可以創建 Class 類的對象，我們不能像普通類一樣直接 new 一個 Class 對象。

我們只能通過已有的類來得到一個 Class類對象，Java 提供了四種方式：

「第一種：知道具體類的情況下可以使用」：

Class alunbarClass = TargetObject.class;

但是我們一般是不知道具體類的，基本都是通過遍歷包下面的類來獲取 Class 對象，通過此方式獲取 Class 對象不會進行初始化。

「第二種：通過 Class.forName()傳入全類名獲取」：

Class alunbarClass1 = Class.forName("com.xxx.TargetObject");

這個方法內部實際調用的是 forName0：

第 2 個 boolean 參數表示類是否需要初始化，默認是需要初始化。一旦初始化，就會觸發目標對象的 static 塊代碼執行，static  參數也會被再次初始化。

「第三種：通過對象實例 instance.getClass() 獲取」：

Date date = new Date(); Class alunbarClass2 = date.getClass(); // 獲取該對象實例的 Class 類對象

「第四種：通過類加載器 xxxClassLoader.loadClass() 傳入類路徑獲取」

class clazz = ClassLoader.LoadClass("com.xxx.TargetObject");

通過類加載器獲取 Class 對象不會進行初始化，意味著不進行包括初始化等一些列步驟，靜態塊和靜態對象不會得到執行。這里可以和 forName  做個對比。

4. 通過反射構造一個類的實例

上面我們介紹了獲取 Class  類對象的方式，那么成功獲取之后，我們就需要構造對應類的實例。下面介紹三種方法，第一種最為常見，最后一種大家稍作了解即可。

① 使用 Class.newInstance

舉個例子：

Date date1 = new Date(); Class alunbarClass2 = date1.getClass(); Date date2 = alunbarClass2.newInstance(); // 創建一個與 alunbarClass2 具有相同類類型的實例

創建了一個與 alunbarClass2 具有相同類類型的實例。

需要注意的是，「newInstance方法調用默認的構造函數(無參構造函數)初始化新創建的對象。如果這個類沒有默認的構造函數，  就會拋出一個異常」。

② 通過反射先獲取構造方法再調用

由于不是所有的類都有無參構造函數又或者類構造器是 private 的，在這樣的情況下，如果我們還想通過反射來實例化對象，Class.newInstance  是無法滿足的。

此時，我們可以使用 Constructor 的 newInstance 方法來實現，先獲取構造函數，再執行構造函數。

從上面代碼很容易看出，Constructor.newInstance 是可以攜帶參數的，而 Class.newInstance  是無參的，這也就是為什么它只能調用無參構造函數的原因了。

大家不要把這兩個 newInstance 方法弄混了。如果被調用的類的構造函數為默認的構造函數，采用Class.newInstance()  是比較好的選擇， 一句代碼就 OK;如果需要調用類的帶參構造函數、私有構造函數等， 就需要采用 Constractor.newInstance()

Constructor.newInstance  是執行構造函數的方法。我們來看看獲取構造函數可以通過哪些渠道，作用如其名，以下幾個方法都比較好記也容易理解，返回值都通過 Cnostructor  類型來接收。

「批量獲取構造函數」：

1)獲取所有"公有的"構造方法

public Constructor[] getConstructors() { }

2)獲取所有的構造方法(包括私有、受保護、默認、公有)

public Constructor[] getDeclaredConstructors() { }

「單個獲取構造函數」：

1)獲取一個指定參數類型的"公有的"構造方法

public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes) { }

2)獲取一個指定參數類型的"構造方法"，可以是私有的，或受保護、默認、公有

public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) { }

舉個例子：

package fanshe;  public class Student {  //（默認的構造方法）  Student(String str){   System.out.println("(默認)的構造方法 s = " + str);  }  // 無參構造方法  public Student(){   System.out.println("調用了公有、無參構造方法執行了。。。");  }  // 有一個參數的構造方法  public Student(char name){   System.out.println("姓名：" + name);  }  // 有多個參數的構造方法  public Student(String name ,int age){   System.out.println("姓名："+name+"年齡："+ age);//這的執行效率有問題，以后解決。  }  // 受保護的構造方法  protected Student(boolean n){   System.out.println("受保護的構造方法 n = " + n);  }  // 私有構造方法  private Student(int age){   System.out.println("私有的構造方法年齡："+ age);  } }  ----------------------------------      public class Constructors {  public static void main(String[] args) throws Exception {   // 加載Class對象   Class clazz = Class.forName("fanshe.Student");            // 獲取所有公有構造方法   Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();   for(Constructor c : conArray){    System.out.println(c);   }            // 獲取所有的構造方法(包括：私有、受保護、默認、公有)   conArray = clazz.getDeclaredConstructors();   for(Constructor c : conArray){    System.out.println(c);   }            // 獲取公有、無參的構造方法         // 因為是無參的構造方法所以類型是一個null,不寫也可以：這里需要的是一個參數的類型，切記是類型   // 返回的是描述這個無參構造函數的類對象。   Constructor con = clazz.getConstructor(null);   Object obj = con.newInstance(); // 調用構造方法      // 獲取私有構造方法   con = clazz.getDeclaredConstructor(int.class);   System.out.println(con);   con.setAccessible(true); // 為了調用 private 方法/域 我們需要取消安全檢查   obj = con.newInstance(12); // 調用構造方法  } }

③ 使用開源庫 Objenesis

Objenesis 是一個開源庫，和上述第二種方法一樣，可以調用任意的構造函數，不過封裝的比較簡潔：

public class Test {     // 不存在無參構造函數     private int i;     public Test(int i){         this.i = i;     }     public void show(){         System.out.println("test..." + i);     } }  ------------------------      public static void main(String[] args) {         Objenesis objenesis = new ObjenesisStd(true);         Test test = objenesis.newInstance(Test.class);         test.show();     }

使用非常簡單，Objenesis 由子類 ObjenesisObjenesisStd實現。詳細源碼此處就不深究了，了解即可。

5. 通過反射獲取成員變量并使用

和獲取構造函數差不多，獲取成員變量也分批量獲取和單個獲取。返回值通過Field 類型來接收。

「批量獲取」：

1)獲取所有公有的字段

public Field[] getFields() { }

2)獲取所有的字段(包括私有、受保護、默認的)

public Field[] getDeclaredFields() { }

「單個獲取」：

1)獲取一個指定名稱的公有的字段

public Field getField(String name) { }

2)獲取一個指定名稱的字段，可以是私有、受保護、默認的

public Field getDeclaredField(String name) { }

獲取到成員變量之后，如何修改它們的值呢?

set 方法包含兩個參數：

• obj：哪個對象要修改這個成員變量

• value：要修改成哪個值

舉個例子:

package fanshe.field;  public class Student {  public Student(){           }    public String name;  protected int age;  char sex;  private String phoneNum;    @Override  public String toString() {   return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex     + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";  } }  ----------------------------------      public class Fields {     public static void main(String[] args) throws Exception {         // 獲取 Class 對象         Class stuClass = Class.forName("fanshe.field.Student");         // 獲取公有的無參構造函數         Constructor con = stuClass.getConstructor();      // 獲取私有構造方法   con = clazz.getDeclaredConstructor(int.class);   System.out.println(con);   con.setAccessible(true); // 為了調用 private 方法/域 我們需要取消安全檢查   obj = con.newInstance(12); // 調用構造方法                  // 獲取所有公有的字段         Field[] fieldArray = stuClass.getFields();         for(Field f : fieldArray){             System.out.println(f);         }           // 獲取所有的字段 (包括私有、受保護、默認的)         fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();         for(Field f : fieldArray){             System.out.println(f);         }          // 獲取指定名稱的公有字段         Field f = stuClass.getField("name");         Object obj = con.newInstance(); // 調用構造函數，創建該類的實例         f.set(obj, "劉德華"); // 為 Student 對象中的 name 屬性賦值           // 獲取私有字段         f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");         f.setAccessible(true); // 暴力反射，解除私有限定         f.set(obj, "18888889999"); // 為 Student 對象中的 phoneNum 屬性賦值     } }

6. 通過反射獲取成員方法并調用

同樣的，獲取成員方法也分批量獲取和單個獲取。返回值通過 Method 類型來接收。

「批量獲取」：

1)獲取所有"公有方法"(包含父類的方法，當然也包含 Object 類)

public Method[] getMethods() { }

2)獲取所有的成員方法，包括私有的(不包括繼承的)

public Method[] getDeclaredMethods() { }

「單個獲取」：

獲取一個指定方法名和參數類型的成員方法：

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

獲取到方法之后該怎么調用它們呢?

invoke 方法中包含兩個參數：

• obj：哪個對象要來調用這個方法

• args：調用方法時所傳遞的實參

舉個例子：

package fanshe.method;   public class Student {  public void show1(String s){   System.out.println("調用了：公有的，String參數的show1(): s = " + s);  }  protected void show2(){   System.out.println("調用了：受保護的，無參的show2()");  }  void show3(){   System.out.println("調用了：默認的，無參的show3()");  }  private String show4(int age){   System.out.println("調用了，私有的，并且有返回值的，int參數的show4(): age = " + age);   return "abcd";  } }  ------------------------------------------- public class MethodClass {  public static void main(String[] args) throws Exception {   // 獲取 Class對象   Class stuClass = Class.forName("fanshe.method.Student");         // 獲取公有的無參構造函數         Constructor con = stuClass.getConstructor();            // 獲取所有公有方法   stuClass.getMethods();   Method[] methodArray = stuClass.getMethods();   for(Method m : methodArray){    System.out.println(m);   }            // 獲取所有的方法，包括私有的   methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();   for(Method m : methodArray){    System.out.println(m);   }            // 獲取公有的show1()方法   Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);   System.out.println(m);   Object obj = con.newInstance(); // 調用構造函數，實例化一個 Student 對象   m.invoke(obj, "小牛肉");      // 獲取私有的show4()方法   m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);   m.setAccessible(true); // 解除私有限定   Object result = m.invoke(obj, 20);   System.out.println("返回值：" + result);  } }

7. 反射機制優缺點

「優點」：比較靈活，能夠在運行時動態獲取類的實例。

「缺點」：

1)性能瓶頸：反射相當于一系列解釋操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 Java 代碼要慢很多。

2)安全問題：反射機制破壞了封裝性，因為通過反射可以獲取并調用類的私有方法和字段。

8. 反射的經典應用場景

反射在我們實際編程中其實并不會直接大量的使用，但是實際上有很多設計都與反射機制有關，比如：

• 動態代理機制

• 使用 JDBC 連接數據庫

• Spring / Hibernate 框架(實際上是因為使用了動態代理，所以才和反射機制有關)

為什么說動態代理使用了反射機制，下篇文章會給出詳細解釋。

JDBC 連接數據庫

在 JDBC 的操作中，如果要想進行數據庫的連接，則必須按照以下幾步完成：

• 通過 Class.forName() 加載數據庫的驅動程序 (通過反射加載)

• 通過 DriverManager 類連接數據庫，參數包含數據庫的連接地址、用戶名、密碼

• 通過 Connection 接口接收連接

• 關閉連接

public static void main(String[] args) throws Exception {           Connection con = null; // 數據庫的連接對象           // 1. 通過反射加載驅動程序         Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");          // 2. 連接數據庫           con = DriverManager.getConnection(             "jdbc:mysql://localhost:3306/test","root","root");          // 3. 關閉數據庫連接         con.close();  }

Spring 框架

反射機制是 Java 框架設計的靈魂，框架的內部都已經封裝好了，我們自己基本用不著寫。典型的除了Hibernate 之外，還有 Spring  也用到了很多反射機制，最典型的就是 Spring 通過 xml 配置文件裝載 Bean(創建對象)，也就是 「Spring 的 IoC」，過程如下：

• 加載配置文件，獲取 Spring 容器

• 使用反射機制，根據傳入的字符串獲得某個類的 Class 實例

// 獲取 Spring 的 IoC 容器，并根據 id 獲取對象 public static void main(String[] args) {     // 1.使用 ApplicationContext 接口加載配置文件，獲取 spring 容器     ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");     // 2. 使用反射機制，根據這個字符串獲得某個類的 Class 實例     IAccountService aService = (IAccountService) ac.getBean("accountServiceImpl");     System.out.println(aService); }

到此，關于“如何使用Java反射機制”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！