Java反射

一、简介

Java程序中的对象有两种类型：编译时类型和运行时类型(Animal cat = new Cat();)，通过反射机制可以在程序运行时获取对象和类的真实信息。

二、Class对象

1、获取Class对象

每个类被加载后，在JVM中会生成一个对应的Class对象，通过该对象就可以访问到JVM中的这个类。可以通过以下三种方式获取：

使用java.lang.Class.forName(String)

参数为类的全路径名称，例如：Class.forName("com.strikeback.model.Animal")
使用类的class属性

例如：Animal.class。此种方法与前一种相比，有以下优势：
- 在编译阶段就能检查用到的Class是否存在，代码更健壮。
- 无需调用方法，性能更好。

调用(对象的)java.lang.Object.getClass()方法

例如：

  Animal animal = new Animal();
  animal.getClass();

2、Class对象常用方法

样例使用的Animal类：

package com.strikeback.model;

public class Animal implements Cloneable, Comparable<Animal>{

	private int age;
	private String name;
	public float weight;
	
	public Animal(){}
	
	private Animal(int age){
		this.age = age;
	}
	public Animal(String name){
		this.name = name;
	}
	
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public void bark(){}
	
	public void bark(String voice){
		System.out.println("Voice：" + voice);
	}
	
	private void eat(Animal food){}

	private void introduce(){
		System.out.println("My name is " + name);
	}

	@Override
	public int compareTo(Animal o) {
		return 0;
	}
	
	public class Cat extends Animal{
		
	}
}

getName()&getSimpleName()

getName()：返回Class对象所对应类的名称

getSimpleName()：返回Class对象所对应类的简称

  Class<?> clazz = Animal.class;
  System.out.println(clazz.getName());
  System.out.println(clazz.getSimpleName());

输出：

  com.strikeback.model.Animal
  Animal

String getCanonicalName()

返回Java语言规范定义的基础类的规范名称。如果基础类没有规范名称（即，如果它是本地或匿名类或其组件类型不具有规范名称的数组），则返回null。

  Class<?> clazz = Animal.class;
  System.out.println(clazz.getCanonicalName());

  Class<Cat> catClass = Animal.Cat.class;
  System.out.println(catClass.getName());
  System.out.println(catClass.getSimpleName());
  System.out.println(catClass.getCanonicalName());

  Class<? extends Object[]> arrClass = new Object[0].getClass();
  System.out.println(arrClass.getName());
  System.out.println(arrClass.getSimpleName());
  System.out.println(arrClass.getCanonicalName());

输出：

  com.strikeback.model.Animal

  com.strikeback.model.Animal$Cat
  Cat
  com.strikeback.model.Animal.Cat

  [Ljava.lang.Object;
  Object[]
  java.lang.Object[]

Package getPackage()

获取Class对象所对应类的包名

  Class<?> clazz = Animal.class;
  System.out.println(clazz.getPackage());//package com.strikeback.model

Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

获取Class对象所表示类的指定参数的public构器器。

  Class<?> clazz = Animal.class;
  //无参构造器
  System.out.println(clazz.getConstructor());
  //有参构造器
  System.out.println(clazz.getConstructor(String.class));
  //获取私有构造器
  System.out.println(clazz.getConstructor(Integer.class));

输出：

  public com.strikeback.model.Animal()
  public com.strikeback.model.Animal(java.lang.String)
  java.lang.NoSuchMethodException: com.strikeback.model.Animal.<init>(int)

Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

获取指定的构造器，不受访问级别限制
```
  Class<?> clazz = Animal.class;
  //获取私有构造器
  System.out.println(clazz.getDeclaredConstructor(int.class));
```
输出：private com.strikeback.model.Animal(int)

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

获取指定的public方法

  Class<?> clazz = Animal.class;
  //无参方法
  System.out.println(clazz.getMethod("bark"));
  //有参方法
  System.out.println(clazz.getMethod("bark", String.class));
  //获取私有方法
  System.out.println(clazz.getMethod("eat", Animal.class));

输出：

  public void com.strikeback.model.Animal.bark()
  public void com.strikeback.model.Animal.bark(java.lang.String)
  java.lang.NoSuchMethodException: com.strikeback.model.Animal.eat(com.strikeback.model.Animal)

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

获取指定的方法，不受访问级别的限制

  Class<?> clazz = Animal.class;
  //获取私有方法
  System.out.println(clazz.getDeclaredMethod("eat", Animal.class));

Field getField(String name)

获取指定的public属性

  Class<?> clazz = Animal.class;
  //获取public属性
  System.out.println(clazz.getField("weight"));
  //获取private属性
  System.out.println(clazz.getField("name"));

输出：

  public float com.strikeback.model.Animal.weight
  java.lang.NoSuchFieldException: name

Field getDeclaredField(String name)

获取指定的属性，不受访问级别限制
```
  Class<?> clazz = Animal.class;
  //获取private属性
  System.out.println(clazz.getDeclaredField("name"));
```
输出：private java.lang.String com.strikeback.model.Animal.name

Class<?>[] getInterfaces()

获取该Class对象所对应的类实现的所有接口

  Class<?> clazz = Animal.class;
  for(Class<?> itf : clazz.getInterfaces()){
      System.out.println(itf.getName());
  }

输出：

  java.lang.Cloneable
  java.lang.Comparable

Class<?>[] getDeclaredClasses()

返回该Class对象所对应的类中包含的所有内部类

  Class<?> clazz = Animal.class;
  for(Class<?> cls : clazz.getDeclaredClasses()){
      System.out.println(cls.getName());
  }

输出：com.strikeback.model.Animal$Cat

Class<?> getDeclaringClass()

返回该Class对象所对应的类所在的外部类
```
  Class<Cat> catClass = Animal.Cat.class;
  System.out.println(catClass.getDeclaringClass().getName());
```
输出：com.strikeback.model.Animal
boolean isInstance(Object obj)

判断obj是否是此Class对象的实例，与instanceof操作符功能类似
boolean isAnnotation()

判断该Class对象所对应的类是否是接口
boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)

判断该Class对象上是否存在annotationClass的注解
boolean isAnonymousClass()

判断该Class对象是否是一个匿名类
boolean isArray()

判断该Class对象是否是数组
boolean isEnum()

判断该Class对象是否是枚举
boolean isInterface()

判断该Class对象是否是接口

……

三、使用反射

1、创建对象

使用Class对象的newInstance()方法

此种方式要求要创建的类必须有默认的构造器，执行此方法时实际上是使用默认构造器来创建实例的。
```
  Class<?> clazz = Class.forName("com.strikeback.model.Animal");
  Animal animal = (Animal) clazz.newInstance();
```

使用Constructor对象的newInstance()方法

先使用Class对象获取指定的Constructor对象，然后调用Constructor对象的newInstance()方法创建实例。使用这种方式可以调用指定构造器。

  //获取Class对象
  Class<?> clazz = Class.forName("com.strikeback.model.Animal");
  //获取指定构造器
  Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
  //创建对象
  Animal animal = (Animal) constructor.newInstance("Coco");
  System.out.println(animal.getName());//Coco

一般只有当程序中需要动态创建某个类的对象时才会使用反射，因为通过反射创建对象时性能会低一点；通常在开发一些通用性广的框架、平台时会大量使用反射。

2、调用方法

可以通过Class对象获取指定的Method对象，之后就可以通过Method对象的invoke方法来调用该方法。

Object invoke(Object obj, Object... args)

Class<?> clazz = Class.forName("com.strikeback.model.Animal");
Animal animal = (Animal) clazz.newInstance();
Method method = clazz.getMethod("bark", String.class);
method.invoke(animal, "miemie");

输出：Voice：miemie

通过Method对象的invoke()方法来调用方法时必须要有访问该方法的权限；如果需要调用某个对象的private方法，可以先调用setAccessible(true)方法取消Java对访问权限的检查。

Class<?> clazz = Class.forName("com.strikeback.model.Animal");
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
Animal animal = (Animal) constructor.newInstance("Coco");
Method method = clazz.getDeclaredMethod("introduce");
method.setAccessible(true);
method.invoke(animal);

输出：My name is Coco

3、访问属性

可以通过Class对象获取指定的Field对象，之后可以通过set或get方法设置或获取对象的该属性值：

set(Object obj, Object value)或setXxx(Object obj, Xxx value)

给obj对象设置此属性的值为value
get(Object obj)或getXxx(Object obj)

获取obj对象中该属性的值

Class<?> clazz = Class.forName("com.strikeback.model.Animal");
Animal animal = (Animal) clazz.newInstance();
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
//取消访问权限的检查
field.setAccessible(true);
field.set(animal, "Tom");
System.out.println(field.get(animal));//Tom

field = clazz.getDeclaredField("age");
//取消访问权限的检查
field.setAccessible(true);
field.setInt(animal, 5);
System.out.println(field.getInt(animal));//5

4、处理数组

可以使用Array类来动态创建数组、操作数组元素。

创建数组

static Object newInstance(Class<?> componentType, int length)

创建指定类型和长度的数组。

  //创建一维数组
  Object array = Array.newInstance(String.class, 3);
  System.out.println(Array.getLength(array));//3

static Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions)

创建指定类型和维度的数组。

  //创建二维数组
  Object array = Array.newInstance(int.class, 2, 3);
  System.out.println(Array.getLength(array));//2
  System.out.println(Array.getLength(Array.get(array, 0)));//3

操作数组元素

static native Object get(Object array, int index)或Xxx getXxx(Object array, int index)

获取数组array中指定位置的元素。
static native void set(Object array, int index, Object value)或void setXxx(Object array, int index, Xxx value)

设置数组array中index位置的值为value。

  Object array = Array.newInstance(int.class, 2, 3);
  Array.set(array, 0, new int[]{1, 2, 3});
  Array.set(array, 1, new int[]{4, 5, 6});
  Object arr = Array.get(array, 0);
  System.out.println(Array.getInt(arr, 0));//1
  System.out.println(Array.getInt(arr, 1));//2
  System.out.println(Array.getInt(arr, 2));//3

参考资料：

《疯狂Java》
Java API
Java native关键字