Java中反射的学习笔记分享

目录

• 简介
• 一个简单的例子
• 设置使用反射
• 模拟instanceof运算
• 了解类的方法
• 获取有关构造函数的信息
• 查找类字段
• 按名称调用方法
• 创建新对象
• 更改字段的值
• 使用数组
• 总结

简介

反射是Java编程语言中的一个特性。它允许执行的Java程序检查或 操作 自身，并操作程序的内部属性。例如，Java类可以获取其所有成员的名称并显示它们。

从程序内部检查和操作Java类的能力听起来可能不太显示，但是在其他编程语言中，这个特性根本不存在。例如，在C或C ++ 程序中无法获取有关该程序中定义的函数的信息。

反射的一个具体用途是在JavaBeans中，软件组件可以通过一个构建工具进行可视化操作。该工具使用反射来获取Java组件 (类) 动态加载时的属性。

一个简单的例子

要了解反射是如何工作的，请考虑以下简单示例:

import java.lang.reflect.*;

   public class DumpMethods {
      public static void main(String args[])
      {
         try {
            Class c = Class.forName(args[0]);
            Method m[] = c.getDeclaredMethods();
            for (int i = 0; i < m.length; i++)
            System.out.println(m[i].toString());
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

对于以下项的调用:

java DumpMethods java.util.Stack

输出为:

public java.lang.Object java.util.Stack.push(

    java.lang.Object)
   public synchronized
     java.lang.Object java.util.Stack.pop()
   public synchronized
      java.lang.Object java.util.Stack.peek()
   public boolean java.util.Stack.empty()
   public synchronized
     int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

也就是说，类的方法名称java.util.Stack列出了它们及其完全限定的参数和返回类型。

此程序使用加载指定的类 class.forName, 然后调用 getDeclaredMethods 方法检索类中定义的方法列表. java.lang.reflect.Method是表示单个类方法的类。

设置使用反射

反射类，例如Method,在java.lang.反射中找到。使用这些类必须遵循三个步骤。第一步是获得一个java.lang.Class要操作的类的对象。java.lang.Class用于表示正在运行的Java程序中的类和接口。

获取类对象的一种方法是:

Class c = Class.forName("java.lang.String");

上述代码获取的类对象 String.

另一种方法是使用:

Class c = int.class;

或者

Class c = Integer.TYPE;

获取基本类型的类信息。后一种方法访问预定义TYPE 包装类型 (例如Integer) 为基本类型。

第二步是调用方法，例如getDeclaredMethods,以获取该类声明的所有方法的列表。

一旦掌握了这些信息，那么第三步就是使用反射API来操作这些信息。例如:

Class c = Class.forName("java.lang.String");
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
System.out.println(m[0].toString());

在下面的示例中，将三个步骤结合在一起，以呈现如何使用反射处理特定应用的独立插图。

模拟instanceof运算

一旦掌握了类信息，下一步通常是询问有关类对象的基本问题。

例如，Class.isInstance方法可以用来模拟instanceof 运算:

class A {}

   public class instance1 {
      public static void main(String args[])
      {
         try {
            Class cls = Class.forName("A");
            boolean b1
              = cls.isInstance(new Integer(37));
            System.out.println(b1);
            boolean b2 = cls.isInstance(new A());
            System.out.println(b2);
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

在此示例中，类对象A被创建，然后我们检查类实例对象，以查看它们是否是A。Integer(37)不是，但是new A()是。

了解类的方法

反射最有价值和最基本的用途之一是找出类中定义了哪些方法。为此，可以使用以下代码:

import java.lang.reflect.*;

   public class method1 {
      private int f1(
       Object p, int x) throws NullPointerException
      {
         if (p == null)
            throw new NullPointerException();
         return x;
      }

      public static void main(String args[])
      {
         try {
           Class cls = Class.forName("method1");

            Method methlist[]
              = cls.getDeclaredMethods();
            for (int i = 0; i < methlist.length;
               i++) {
               Method m = methlist[i];
               System.out.println("name
                 = " + m.getName());
               System.out.println("decl class = " +
                              m.getDeclaringClass());
               Class pvec[] = m.getParameterTypes();
               for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
                  System.out.println("
                   param #" + j + " " + pvec[j]);
               Class evec[] = m.getExceptionTypes();
               for (int j = 0; j < evec.length; j++)
                  System.out.println("exc #" + j
                    + " " + evec[j]);
               System.out.println("return type = " +
                                  m.getReturnType());
               System.out.println("-----");
            }
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

程序首先获取method1的类描述，然后调用getDeclaredMethods（一个用于获取类中定义的每个方法的函数）检索Method 对象列表。这些方法包括public、protect、package和priva。如果你在程序中使用getMethods 而不是getDeclaredMethods,还可以获取继承方法的信息。

程序的输出为:

name = f1
   decl class = class method1
   param #0 class java.lang.Object
   param #1 int
   exc #0 class java.lang.NullPointerException
   return type = int
   -----
   name = main
   decl class = class method1
   param #0 class [Ljava.lang.String;
   return type = void
   -----

获取有关构造函数的信息

使用类似的方法来找出类的构造函数。例如:

import java.lang.reflect.*;

   public class constructor1 {
      public constructor1()
      {
      }

      protected constructor1(int i, double d)
      {
      }

      public static void main(String args[])
      {
         try {
           Class cls = Class.forName("constructor1");

           Constructor ctorlist[]
               = cls.getDeclaredConstructors();
         for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {
               Constructor ct = ctorlist[i];
               System.out.println("name
                 = " + ct.getName());
               System.out.println("decl class = " +
                            ct.getDeclaringClass());
               Class pvec[] = ct.getParameterTypes();
               for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
                  System.out.println("param #"
                     + j + " " + pvec[j]);
               Class evec[] = ct.getExceptionTypes();
               for (int j = 0; j < evec.length; j++)
                  System.out.println(
                    "exc #" + j + " " + evec[j]);
               System.out.println("-----");
            }
          }
          catch (Throwable e) {
             System.err.println(e);
          }
      }
   }

在此示例中没有检索到返回类型信息，因为构造函数实际上没有真正的返回类型。

运行此程序时，输出为:

name = constructor1
   decl class = class constructor1
   -----
   name = constructor1
   decl class = class constructor1
   param #0 int
   param #1 double
   -----

查找类字段

还可以找出类中定义了哪些数据字段。为此，可以使用以下代码:

import java.lang.reflect.*;

   public class field1 {
      private double d;
      public static final int i = 37;
      String s = "testing";

      public static void main(String args[])
      {
         try {
            Class cls = Class.forName("field1");

            Field fieldlist[]
              = cls.getDeclaredFields();
            for (int i
              = 0; i < fieldlist.length; i++) {
               Field fld = fieldlist[i];
               System.out.println("name
                  = " + fld.getName());
               System.out.println("decl class = " +
                           fld.getDeclaringClass());
               System.out.println("type
                  = " + fld.getType());
               int mod = fld.getModifiers();
               System.out.println("modifiers = " +
                          Modifier.toString(mod));
               System.out.println("-----");
            }
          }
          catch (Throwable e) {
             System.err.println(e);
          }
       }
   }

此示例与前面的示例相似。一个新功能是使用Modifier。这是一个反射类，表示在字段成员上找到的修饰符，例如private int。修饰符本身由整数表示，并且Modifier.toString用于返回默认声明顺序中的字符串表示形式 (例如final之前的static)。程序的输出为:

name = d
   decl class = class field1
   type = double
   modifiers = private
   -----
   name = i
   decl class = class field1
   type = int
   modifiers = public static final
   -----
   name = s
   decl class = class field1
   type = class java.lang.String
   modifiers =
   -----

与方法一样，可以仅获取有关类中声明的字段的信息 (getDeclaredFields)，或获取有关超类中定义的字段的信息 (getFields)。

按名称调用方法

到目前为止，已经提出的例子都与获取class有关。但是也可以以其他方式使用反射，例如调用指定名称的方法。

要了解其工作原理，请考虑以下示例:

import java.lang.reflect.*;

   public class method2 {
      public int add(int a, int b)
      {
         return a + b;
      }

      public static void main(String args[])
      {
         try {
           Class cls = Class.forName("method2");
           Class partypes[] = new Class[2];
            partypes[0] = Integer.TYPE;
            partypes[1] = Integer.TYPE;
            Method meth = cls.getMethod(
              "add", partypes);
            method2 methobj = new method2();
            Object arglist[] = new Object[2];
            arglist[0] = new Integer(37);
            arglist[1] = new Integer(47);
            Object retobj
              = meth.invoke(methobj, arglist);
            Integer retval = (Integer)retobj;
            System.out.println(retval.intValue());
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

假设一个程序想要调用add方法，但直到执行时才知道。也就是说，在执行期间指定方法的名称 (例如，这可以由JavaBeans开发环境完成)。上面的程序展示了一种方法。

getMethod用于在类中查找具有两个integer参数类型并具有适当名称的方法。一旦找到此方法并将其捕获到Method 对象，它是在适当类型的对象实例上调用的。要调用方法，必须构造一个参数列表，基本整数值为37和47Integer 对象。返回值 (84) 也被包含在Integer 对象。

创建新对象

构造函数不等同于方法调用，因为调用构造函数等同于创建新对象 (最准确地说，创建新对象涉及内存分配和对象构造)。所以最接近前面例子的是:

import java.lang.reflect.*;

   public class constructor2 {
      public constructor2()
      {
      }

      public constructor2(int a, int b)
      {
         System.out.println(
           "a = " + a + " b = " + b);
      }

      public static void main(String args[])
      {
         try {
           Class cls = Class.forName("constructor2");
           Class partypes[] = new Class[2];
            partypes[0] = Integer.TYPE;
            partypes[1] = Integer.TYPE;
            Constructor ct
              = cls.getConstructor(partypes);
            Object arglist[] = new Object[2];
            arglist[0] = new Integer(37);
            arglist[1] = new Integer(47);
            Object retobj = ct.newInstance(arglist);
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

它查找处理指定参数类型并调用它的构造函数，以创建对象的新实例。这种方法的价值在于它纯粹是动态的，在执行时而不是在编译时使用构造函数查找和调用。

更改字段的值

反射的另一个用途是改变对象中数据字段的值。它的值再次从反射的动态性质中导出，其中可以在执行程序中按名称查找字段，然后更改其值。以下示例说明了这一点:

import java.lang.reflect.*;

   public class field2 {
      public double d;

      public static void main(String args[])
      {
         try {
            Class cls = Class.forName("field2");
            Field fld = cls.getField("d");
            field2 f2obj = new field2();
            System.out.println("d = " + f2obj.d);
            fld.setDouble(f2obj, 12.34);
            System.out.println("d = " + f2obj.d);
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

在此示例中，d字段的值设置为12.34。

使用数组

反射的一个用途是创建和操作数组。Java语言中的数组是类的一种特殊类型，并且可以将数组引用分配给Object。

要查看数组的工作方式，请考虑以下示例:

import java.lang.reflect.*;

   public class array1 {
      public static void main(String args[])
      {
         try {
            Class cls = Class.forName(
              "java.lang.String");
            Object arr = Array.newInstance(cls, 10);
            Array.set(arr, 5, "this is a test");
            String s = (String)Array.get(arr, 5);
            System.out.println(s);
         }
         catch (Throwable e) {
            System.err.println(e);
         }
      }
   }

此示例创建一个10长的字符串数组，然后将数组中的位置5设置为字符串值。将检索并显示该值。

以下代码说明了对数组的更复杂的操作:

import java.lang.reflect.*;

   public class array2 {
      public static void main(String args[])
      {
         int dims[] = new int[]{5, 10, 15};
         Object arr
           = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

         Object arrobj = Array.get(arr, 3);
         Class cls =
           arrobj.getClass().getComponentType();
         System.out.println(cls);
         arrobj = Array.get(arrobj, 5);
         Array.setInt(arrobj, 10, 37);

         int arrcast[][][] = (int[][][])arr;
         System.out.println(arrcast[3][5][10]);
      }
   }

此示例创建一个5x10x15的int数组，然后继续将数组中的位置 [3][5][10] 设置为值37。请注意，多维数组实际上是数组数组，因此，例如，在第一个array.get之后，arrobj中的结果是10x15数组。再次将其剥离以获得15长的数组，并使用Array.setInt。

请注意，创建的数组类型是动态的，不必在编译时知道。

总结

Java反射非常有用，因为它支持按名称动态检索有关类和数据结构的信息，并允许在执行的Java程序中进行操作。此功能非常强大，但是也要谨慎使用

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