Java 反射 (Class、ClassLoader、Constructor、Method、Field)

反射是Java中一個非常重要、非常強大的機制。曾看到一句話“反射是框架的靈魂”，初學時不懂，等到學完框架之後才慢慢理解其意。

什麼是反射？我們先通過幾個類和示例來初步體會一下反射。 

一、ClassLoader類

什麼是類加載器?  

ClassLoader是一個抽象類，它的實例是類加載器。磁盤上存在的xxx.class文件需要被加載進JVM才能執行。類加載器則是負責加載.class文件的對象，然後在JVM中生成該類的Class對象。每一個Class對象都關聯着定義它的那個類加載器。數組的類加載器與其元素的加載器是同一個，如果元素類型是基本類型，則數組沒有類加載器。

類加載器工作原理

類加載器都有一個與之關聯的父加載器，當加載器需要加載一個文件時，它首先將該任務”委派”給父加載器，如果父加載器無法加載該文件，再自己進行加載。JVM的引導加載器(bootstrap class loader)沒有父加載器，但可作爲父加載器。關於類加載器更詳細的分析 點擊這裏

二、Class類

什麼是Class<T>類？

Class不是我們平常聲明類時所用的關鍵字class，它是一個類，它的對象用來描述一個運行狀態的類或接口。一個xxx.java文件編譯後生成一個xxx.class文件,一個xxx.class文件被JVM加載後生成該類對應的Class對象,該對象包含了該類的所有信息,比如，類中有字段、構造器、方法等信息。一個類有一個對應的Class對象，元素類型相同且長度相同的數組共享一個Class對象，java基本類型包括void也都有各自的Class對象。Class是一個泛型類，如果不加泛型，需要強轉。

如何獲取一個類的Class對象？

Class沒有public構造器，當類被加載時，JVM會通過調用ClassLoader的defineClass方法來自動創建該類的Class對象。

獲取一個類的Class對象有三種方式：

1）類名.class

2)  該類的對象.getClass()

3)  Class.forName(String 類名) (包名加類名)  

Class對象有何作用？

下面列出幾個Class類的方法:

1)   獲取類加載器：

 getClassLoader()

2)  獲取Constructor構造器對象:

 getConstructor(Class... parameterType)                             　　獲取具有指定參數的公共構造器對象

 getConstructors()                                                                 　　獲取所有公共構造器對象

 getDeclaredConstructor(Class... parameterType)　　 　   　　獲取具有指定參數的構造器對象

 getDdclaredConstructors()                                                   　　獲取所有構造器對象

3)  獲取Method對象：

  getMethod(String name,Class...parameterType)　　　　　　  獲取具有指定名稱和參數的公共方法對象

  getMethods()                                                                               獲取所有公共方法對象

  getDeclaredMethod(String name,Class...parameterType)          獲取具有指定名稱和參數的方法對象

  getDeclaredMethods()　　　　　　　　　　　　　　　　　　獲取所有的方法對象

4）獲取Field字段對象：

  getField(String name)    　　　　　　　　　　　　　　　　　 獲取具有指定名稱的公共字段對象

  getFields()　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 獲取具有所有公共字段對象

  getDeclaredField(String name)　　　　　　　　　　　　　　 獲取具有指定名稱的字段對象

  getDeclaredFields()　　　　　　　　　　　　　　　　　　    獲取所有字段對象

 5）獲取Class對象所代表的類的一個對象(非常重要的一個方法)

  Object  newInstance()                                                                  用默認的無參數構造器創建一個對象

(帶Declared的get方法可以獲取任意訪問權限的成員，不帶Declared的只能獲取public成員)

測試Class,更多的測試在其他類的測試中體現。

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package cn.edu;   public class User {       private String username;           private int age;           public User() {               }           public User(String username , int age) {         this.username = username;         this.age = age;     }     private User(String username) {         this.username = username;     }<br> 　　　　　public void say(String str) {<br>  　　　　　　System.out.println(str);<br>　　　　 }<br><br>     @Override     public String toString() {         return "User [username=" + username + ", age=" + age + "]";     }             }

　　

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@Test     public void fun2() throws Exception {         Class userClass = User.class;                   System.out.println(userClass.getName());                   //獲取該class對象的類的類名                             System.out.println(userClass.getClassLoader().toString()); //獲取類加載器                   User user = (User)userClass.newInstance();                 //調用默認的無參數構造器創建對象         System.out.println(user.toString());     }

　　運行結果:

 

三、Constructor類

構造器類，封裝構造器的有關信息。

主要方法 Object newInstance(Object...arg)                                  用指定參數創建對象

測試Constructor

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@Test     public void fun2() throws Exception {         Class userClass = User.class;           Constructor userConstructor1 = userClass.getConstructor(String.class , int.class); //有參構造器         User user1 = (User)userConstructor1.newInstance("小紅",18);         System.out.println(user1.toString());                   Constructor userConstructor2 = userClass.getConstructor();                          //無參構造器         User user2 = (User)userConstructor2.newInstance();         System.out.println(user2);                   Constructor userConstructor3 = userClass.getDeclaredConstructor(String.class);      //私有構造器         userConstructor3.setAccessible(true);                                               //開啓訪問權限         User user3 = (User)userConstructor3.newInstance("小明");         System.out.println(user3);     }

　　運行結果:

默認是不可以訪問private成員的，userConstructor3.setAccessible(true)是用於開啓訪問權限的，這樣就可以訪問了，感覺是開掛一樣！

 

四、Method類 

方法類，封裝方法的有關信息

主要方法

Object invoke(Object obj , Object... args)                                     調用obj對象的Method對象代表的方法，args爲參數

測試Method:

 

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@Test     public void fun2() throws Exception {         Class userClass = User.class;                                         User user = (User)userClass.newInstance();                           //用默認無參數構造方法創建對象                   Method method = userClass.getMethod("say",String.class);             //獲取名爲"say",參數爲string的method對象         method.invoke(user,"hello");                                         //調用user的say方法     }

　　運行結果：

 

五、Field類

字段類，封裝字段的有關信息

主要方法

Object get(Object obj)                                                                   獲取obj對象的此Field對象代表的字段的值

void set(Object obj , Object value)　　　　　　　　　　　　　 設置obj對象的此Field對象代表的字段的值

 測試Fidle

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@Test     public void fun2() throws Exception {         Class userClass = User.class;         Constructor userConstructor = userClass.getConstructor(String.class,int.class);         User user = (User)userConstructor.newInstance("小明",18);                                                    System.out.println(user.toString());                   Field userField = userClass.getDeclaredField("username");  //獲取username字段         userField.setAccessible(true);                             //開啓訪問權限         userField.set(user, "小紅");                                //給user對象的該字段設置值                   System.out.println(user.toString());     }

　　 運行結果：

 

 

　　到此關於反射的幾個類就簡單的認識了一下，我們可以不用new關鍵字來創建對象，調用對象的方法也與傳統的調用方式有很大區別，我們甚至可以操作private成員(雖然這樣做破壞了封裝性)，相對於傳統的操作方式，反射更像是一種逆向思維，以前操作成員，主體在於對象，而反射的主體在於Class和成員本身。到此我們對反射有了初步的認識。接下在敘述一個重要的概念，有助於我們更好的理解反射。

六、動態加載與靜態加載

注意此處所說的加載是針對編譯的，將xxx.java轉化成xxx.class，而不是運行的加載字節碼。Java創建對象的常用方式是使用new 關鍵字，如 User user  = new User(); 這種是靜態加載，即在編譯期就已經獲取User類的有關信息，如果User類不存在或有錯誤，編譯會報錯。動態加載就是用上面的Class.forName("包名.User");來加載User類，如果User類不存在或是有錯誤，在編譯時是不會報錯的，因爲根本沒去加載User類。只有當程序運行到該處，JVM纔會去加載User，而動態加載則是依賴反射實現的。

 

好了，可以給出最終概念了，通過上面的重重示例與解析，應該不難理解反射了。

七、反射　　

　　Java反射機制是指java程序在運行過程中，可以獲取任意一個類的相關信息，並且能夠調用其方法和屬性，這種動態獲取信息和動態調用方法的功能叫做Java的反射機制。

      上面寫了這麼多，總結起來也就這一句話。