Java中的反射機制

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Java中的反射機制：

在Java運行時環境中，對於任意一個類，能否知道這個類的哪些屬性和方法？對於任意一個對象，能否調用它的任意一個方法？答案是肯定的。這種動態獲取類的信息以及動態調用對象的方法的功能來自於Java語言的反射（Reflection）機制。

Java反射機制主要提供了一下功能：

•在運行時判斷任意一個對象所屬的類；

•在運行時構造任意一個類的對象；

•在運行時判斷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。

Reflection是Java被視爲動態（準動態）語言的一個關鍵性質。這個機制允許程序在運行時透過Reflection APIs取得任何一個已知名稱的class的內部信息，包括modifiers（諸如static、public等等）、superclass（例如Object）、實現interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，並可於運行時改變fields內容或調用methods。

一般而言，開發者社羣說到動態語言，大致認同一個定義是：“程序運行時，允許改變程序結構或變量類型，這種語言稱爲動態語言”。從這個觀點看，Perl、Python、Ruby是動態語言，C++、Java、C#不是動態語言。

儘管在這樣的定義與分類下Java不是動態語言，它卻有着一個非常突出的動態相關機制：Reflection。這個字的意思是“反射、映像、倒影”，用在Java身上指的是我們可以於運行時加載、探知、使用編譯期間完全未知的classes。換句話說，Java程序可以加載一個運行時才得知名稱的class，獲悉其完整構造（但不包括methods的定義），並生成其對象實體、或對其fields設值、或喚起其methods。這種“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被稱爲introspection（內省、內觀、反省）。Reflection和introspection是常被並提的兩個術語。

Java Reflection APIs 簡介：

在JDK中，主要由以下類來實現Java反射機制，這些類都位於java.lang.reflect包中

–Class類：代表一個類

–Field類：代表類的成員變量（成員變量也成爲類屬性）

–Method類：代表類的方法

–Constructor類：代表類的構造方法

–Array類：提供動態創建數組，以及訪問數組的元素的靜態方法

Java中，無論生成某個類的多少個對象，這些對象都會對應於同一個Class對象。

兩個例子程序：

import java.lang.reflect.Method;

public class DumpMethods {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //Class對象描述了某個特定的類對象
        Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

        //通過反射獲取到所有的方法
        Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();

        //打印所有的方法
        for(Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
    }

}

import java.lang.reflect.Method;

public class InvokeTester {

    public int add(int parm1, int parm2) {
        return parm1 + parm2;
    }

    public String echo(String message) {
        return "hello:" + message;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // InvokeTester test = new InvokeTester();
        // System.out.println(test.add(1, 2));
        // System.out.println(test.echo("Java"));

        Class<?> classType = InvokeTester.class;

        //通過反射生成一個InvokeTester類型的對象
        Object o = classType.newInstance();

        //通過反射獲取到add方法
        Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class,
                int.class });

        //調用對象的add方法並把參數傳進去
        System.out.println(addMethod.invoke(o,new Object[]{1,2}));

        //通過反射獲取到echo方法
        Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[]{String.class});

        //調用對象的echo方法並把參數傳進去
        System.out.println(echoMethod.invoke(o, new Object[]{"Java"}));
    }
}

要想使用反射，首先需要獲得待處理類或對象所對應的Class對象。

獲取某個類或對象所對應的Class對象的3種方式：

1）使用Class類的靜態方法forName，如Class.forName("java.lang.String");

2）使用.class語法，如String.class;

3）使用對象的getClass方法，如String s = "abc"; Class<?> classType = s.getClass();

若想通過類的不帶參數的構造方法來生成對象，我們有兩種方式：

1）先獲得Class對象，然後通過該Class對象的newInstance方法直接獲得即可。如

Class<?> classType = String.class; 

Object o = classType.newInstance();

2）先獲得Class對象，然後通過該Class對象獲得所對應的Constructor對象，再通過該Constructor對象的newInstance方法生成。如

Class<?> classType = Customer.class;

Constructor constructor  =classType.getConstructor(new Class[]{});

Object o1 = constructor.newInstance(new Object[]{});

若想通過類的帶參數的構造方法來生成對象，只能使用下面這種方式：

Class<?> classType = Customer.class;

Constructor constructor2  = classType.getConstructor(new Class[]{String.class,int.class});
Object o2 = constructor.newInstance(new Object[]{"張三",20});

稍完整一點的示例：

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectTest {

    // 該方法實現對Customer的拷貝
    public static Object copy(Object object) throws Exception {
        Class<?> classType = object.getClass();

        Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {})
                .newInstance(new Object[] {});

        Field[] fields = classType.getDeclaredFields();

        for (Field field : fields) {
            String name = field.getName();
            String firstLetter = name.substring(0, 1).toUpperCase();// 將屬性的首字母轉換爲大寫

            String getMethodName = "get" + firstLetter + name.substring(1);
            String setMethodName = "set" + firstLetter + name.substring(1);

            Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName,
                    new Class[] {});
            Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName,
                    new Class[] { field.getType() });

            Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});

            setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });
        }

        return objectCopy;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Customer c = new Customer("Tom", 20);
        c.setId(1L);
        Object o = copy(c);
        Customer customerCopy = (Customer) o;

        System.out.println(customerCopy.getId() + "," + customerCopy.getName()
                + "," + customerCopy.getAge());

    }

}

class Customer {
    private long id;
    private String name;
    private int age;

    public Customer() {

    }

    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(long id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

}

Java.lang.Array類提供了動態創建和訪問數組元素的各種靜態方法。

第一個示例：

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester {

    public static void main(String[] args) {

        Class<?> classType = String.class;

        Object array = Array.newInstance(classType, 10);

        Array.set(array, 5, "hello");

        String s = (String) Array.get(array, 5);

        System.out.println(s);
    }
}

第二個示例：

Integer.TYPE 返回的是int所對應的Class對象

Integer.class 返回的是Integer所對應的Class對象

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTester2 {

    public static void main(String[] args) {

        int[] dims = new int[]{5,10,15};

        Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

        Object arrayObj = Array.get(array, 3);

//      Class<?> classType = arrayObj.getClass().getComponentType();
//
//      System.out.println(classType);

        arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);

        Array.set(arrayObj, 10, 37);

        int[][][] arrayCast = (int[][][]) array;

        System.out.println(arrayCast[3][5][10]);

    }

}