Kotlin中的反射机制深入讲解

前言

Java中的反射机制，使得我们可以在运行期获取Java类的字节码文件中的构造函数，成员变量，成员函数等信息。这一特性使得反射机制被常常用在框架中，想要比较系统的了解Kotlin中的反射，先从Java的反射说起。

Java中的反射

通常我们写好的.java源码文件，经过javac的编译，最终生成了.class字节码文件。这些字节码文件是与平台无关的，使用时通过Classloader去加载这些.class字节码文件，从而让程序按照我们编写好的业务逻辑运行。Java的反射主要是从这些.class文件中获取我们想要得到的内容，那么Java中的反射能够得到哪些内容呢？

获取Class对象

Java是面向对象的语言，同样的.class字节码文件也不例外，想要获取.class文件中的内容，就要先获取.class文件对应的Class对象。Java中获取Class对象的方式有三种。

//1.Class.forName("类名字符串") （注意：类名字符串必须是全称，包名+类名）
Class baseInfo = Class.forName("top.sguotao.ReflectionJava");
 //2.类名.class
Class object = Object.class;
//3.实例对象.getClass()
Class date = (new Date()).getClass();
Class testclass = this.getClass();

获取类的构造函数Constructor

获取Class对象之后，就可以获取其中的构造函数，从而去创建实例对象。类的构造函数对应java.lang.reflect.Constructor。获取构造函数归纳起来有以下五种方式:

 // 1.获取参数列表是parameterTypes，访问控制符是public的构造函数
 public Constructor getConstructor(Class[] parameterTypes)

 // 2.获取所有访问控制符是public的构造函数
 public Constructor[] getConstructors()

 // 3.获取参数列表是parameterTypes，并且是类自身声明的构造函数，访问控制符包含public、protected和private的函数。
 public Constructor getDeclaredConstructor(Class[] parameterTypes)

 //4.获取类自身声明的全部的构造函数，访问控制符包含public、protected和private的函数。
 public Constructor[] getDeclaredConstructors()

 //5.如果类声明在其它类的构造函数中，返回该类所在的构造函数，如果存在则返回，不存在返回null
 public Constructor getEnclosingConstructor()

获取类的成员变量

类的成员变量对应的是java.lang.reflect.Field，获取成员变量归纳起来有以下四种方式：

 //1.获取“名称是name”的public的成员变量(包括从基类继承的、从接口实现的所有public成员变量)
 public Field getField(String name)

 //2.获取全部的public成员变量(包括从基类继承的、从接口实现的所有public成员变量)
 public Field[] getFields()

 //3.获取“名称是name”，并且是类自身声明的成员变量，包含public、protected和private成员变量。
 public Field getDeclaredField(String name)

 //4.获取全部的类自身声明的成员变量，包含public、protected和private成员变量。
 public Field[] getDeclaredFields()

获取类的成员函数

类的成员函数对应的是java.lang.reflect.Method，获取成员函数归纳起来有下面5种方式：

// 1.获取函数名是name，参数是parameterTypes的public的函数(包括从基类继承的、从接口实现的所有public函数)
 public Method getMethod(String name, Class[] parameterTypes)

 //2.获取全部的public的函数(包括从基类继承的、从接口实现的所有public函数)
 public Method[] getMethods()

 //3.获取函数名name，参数是parameterTypes，并且是类自身声明的函数，包含public、protected和private方法。
 public Method getDeclaredMethod(String name, Class[] parameterTypes)

 //4.获取全部的类自身声明的函数，包含public、protected和private方法。
 public Method[] getDeclaredMethods()

 //5.如果这个类是其它类中某个方法的内部类，调用getEnclosingMethod()就是这个类所在的方法；若不存在，返回null。
 public Method getEnclosingMethod()

获取类的其它信息

获取类的注解信息，对应的是java.lang.annotation.Annotation接口，获取类的注解信息归纳起来有下面3种方法：

//1.获取类的annotationClass类型的注解 (包括从基类继承的、从接口实现的所有public成员变量)
public Annotation<A> getAnnotation(Class annotationClass)

//2.获取类的全部注解 (包括从基类继承的、从接口实现的所有public成员变量)
public Annotation[] getAnnotations()

//3.获取类自身声明的全部注解 (包含public、protected和private成员变量)
public Annotation[] getDeclaredAnnotations()

获取类的接口和基类的信息，对应的是java.lang.reflect.Type接口，获取类的接口和基类信息有下面两个方法：

 // 获取实现的全部接口
public Type[] getGenericInterfaces()

// 获取基类
public Type getGenericSuperclass()

获取类的其它描述信息。

 //1.获取类名
 public String getSimpleName()

 //2.获取完整类名
 public String getName()

 //3.判断类是不是枚举类
 public boolean isEnum()

 //4.判断obj是不是类的实例对象
 public boolean isInstance(Object obj)

 //5.判断类是不是接口
 public boolean isInterface()

 //6.判断类是不是本地类，所谓本地类,就是定义在方法内部的类。
 public boolean isLocalClass()

 //7.判断类是不是成员类，所谓成员类,就是常见的内部类，是指不在代码块，构造函数和成员方法中的内部类。
 public boolean isMemberClass()

 //8.判断类是不是基本类型。 基本类型，包括void和boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double这几种类型。
 public boolean isPrimitive()

Kotlin中的反射

在Kotlin中，字节码对应的类是kotlin.reflect.KClass，因为Kotlin百分之百兼容Java，所以Kotlin中可以使用Java中的反射，但是由于Kotlin中字节码.class对应的是KClass类，所以如果想要使用Java中的反射，需要首先获取Class的实例，在Kotlin中可以通过以下两种方式来获取Class实例。

//1.通过实例.javaClass
var hello = HelloWorld()
hello.javaClass

 //2.通过类Kclass类的.java属性
HelloWorld::class.java

获取了Class实例，就可以调用上面介绍的方法，获取各种在Java中定义的类的信息了。

当然Kotlin中除了可以使用Java中的反射以外，还可以使用Kotlin中声明的一些方法，当然同Java中反射一样，想要使用这些方法，先要获取Kclass对象，在Kotlin中可以通过以下两种方式获取Kclass实例。

 //1.通过类::class的方式获取Kclass实例
val clazz1: KClass<*> = HelloWorld::class
//2.通过实例.javaClass.kotlin获取Kclass实例
var hello = HelloWorld()
val clazz2 = hello.javaClass.kotlin

获取了Kclass实例之后，就可以调用Kotlin中声明的一些关于反射的方法了，那么都有哪些方法呢？

构造函数Constructor

Kotlin可以通过下面的方法，获取所有的构造函数。

//返回这个类的所有构造器
public val constructors: Collection<KFunction<T>>

成员变量和成员函数

Kotlin中获取成员变量和成员函数的方法有6个。

 //返回类可访问的所有函数和属性，包括继承自基类的，但是不包括构造器
 override val members: Collection<KCallable<*>>
 //返回类声明的所有函数
 val KClass<*>.declaredFunctions: Collection<KFunction<*>>
 //返回类的扩展函数
 val KClass<*>.declaredMemberExtensionFunctions: Collection<KFunction<*>>
 //返回类的扩展属性
 val <T : Any> KClass<T>.declaredMemberExtensionProperties: Collection<KProperty2<T, *, *>>
 //返回类自身声明的成员函数
 val KClass<*>.declaredMemberFunctions: Collection<KFunction<*>>
 //返回类自身声明的成员变量（属性）
 val <T : Any> KClass<T>.declaredMemberProperties: Collection<KProperty1<T, *>>

类相关信息

可以看到Kotlin反射中，可以获取比Java反射更多的关于类的信息。

//1.返回类的名字
public val simpleName: String?
 //2.返回类的全包名
public val qualifiedName: String?
//3.如果这个类声明为object，则返回其实例，否则返回null
public val objectInstance: T?
//4.返回类的可见性
@SinceKotlin("1.1")
public val visibility: KVisibility?
//5.判断类是否为final类（在Kotlin中，类默认是final的，除非这个类声明为open或者abstract)
@SinceKotlin("1.1")
public val isFinal: Boolean
//6.判断类是否是open的(abstract类也是open的），表示这个类可以被继承
@SinceKotlin("1.1")
public val isOpen: Boolean
//7.判断类是否为抽象类
@SinceKotlin("1.1")
public val isAbstract: Boolean
//8.判断类是否为密封类，密封类:用sealed修饰，其子类只能在其内部定义
@SinceKotlin("1.1")
public val isSealed: Boolean
//9.判断类是否为data类
@SinceKotlin("1.1")
public val isData: Boolean
//10.判断类是否为成员类
@SinceKotlin("1.1")
public val isInner: Boolean
//11.判断类是否为companion object
@SinceKotlin("1.1")
public val isCompanion: Boolean
//12.返回类中定义的其他类，包括内部类(inner class声明的)和嵌套类(class声明的)
public val nestedClasses: Collection<KClass<*>>
 //13.判断一个对象是否为此类的实例
@SinceKotlin("1.1")
public fun isInstance(value: Any?): Boolean
//14.返回这个类的泛型列表
@SinceKotlin("1.1")
public val typeParameters: List<KTypeParameter>
//15.类其直接基类的列表
@SinceKotlin("1.1")
public val supertypes: List<KType>
//16.返回类所有的基类
val KClass<*>.allSuperclasses: Collection<KClass<*>>
//17.返回类的伴生对象companionObject
val KClass<*>.companionObject: KClass<*>?

使用Kotin中反射注意的问题

在Kotlin1.1中如果反射String，Map，List等类型时，会抛出一个built-in Kotlin Types的异常，这是因为在Kotlin1.1版本中还没有对这些类型添加支持，在Kotlin1.2版本中，这个问题已经解决。

Kotlin关于反射的内容都放在kotlin-reflect的jar包中，这个jar包有2.6M，对于移动端开发，需要占用一定的内存空间。

最后就是关于Kotlin反射的效率问题，在Java中反射大概需要几十微秒，在Kotlin就需要几百甚至上千微秒，如果是通过反射访问对象或构造属性，甚至需要上万微秒，对此，官方给出的解释是，现在还没有精力进行优化，相信后续的版本中，效率问题会有所改善。

参考链接

• Kotlin Bootcamp for Programmers
• Kotlin Koans

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。