java反射机制原理及使用方法

正常情况下,Java类在编译前,就已经被加载到JVM中;而反射机制使得程序运行时还可以动态地去操作类的变量、方法等信息。

Java类编译分两种:

1)静态编译(静态加载):在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象

    静态加载的时候如果在运行环境中找不到要初始化的类,抛出的是NoClassDefFoundError,它在JAVA的异常体系中是一个Error.。

2)动态编译(动态加载):运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性。反射机制属于动态编译

    动态态加载的时候如果在运行环境中找不到要初始化的类,抛出的是ClassNotFoundException,它在JAVA的异常体系中是一个checked异常,在写代码的时候就需要catch。    

反射机制缺点:

1)执行效率低

因为反射的操作主要通过JVM执行,所以时间成本会 高于 直接执行相同操作

a)因为接口的通用性,Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱,产生大量额外的对象和内存开销,频繁促发GC。

b)编译器难以对动态调用的代码提前做优化,比如方法内联。

c)反射需要按名检索类和方法,有一定的时间开销。

2)容易破坏类结构

因为反射操作饶过了源码,容易干扰类原有的内部逻辑

反射机制用在哪些方面:

1)动态获取 类文件结构信息(如变量、方法等) & 调用对象的方法

2)常用的需求场景有:动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等

反射机制使用步骤:

(共三步:获取类对象;获取类对象的Constructor类(函数)对象、Method类(方法)对象、Field类(属性)对象;使用以上对象分别获取构造函数、方法、属性信息进行操作)

1)获取目标类的Class对象(会触发JVM类加载器进行加载过程):主要有四种方式

a)对象.getClass(),如:Class<?> classType =object.getClass()

b)类名.class,如:Class<?> classType =Boolean.class

c)Class.forName,如:Class<?> classType =Class.forName("java.lang.Boolean");

d)TYPE语法,如:Class<?> classType =Boolean.TYPE

2)通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象

    以下方法都属于`Class` 类的方法。

    <-- 1. 获取类的构造函数(传入构造函数的参数类型)->>

  // a. 获取指定的构造函数 (公共 / 继承) Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

  // b. 获取所有的构造函数(公共 / 继承) Constructor<?>[] getConstructors();

  // c. 获取指定的构造函数 ( 不包括继承)Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

  // d. 获取所有的构造函数( 不包括继承) Constructor<?>[] getDeclaredConstructors();

 // 最终都是获得一个Constructor类对象

 // 特别注意:

 // 1. 不带 "Declared"的方法支持取出包括继承、公有(Public) & 不包括有(Private)的构造函数

 // 2. 带 "Declared"的方法是支持取出包括公共(Public)、保护(Protected)、默认(包)访问和私有(Private)的构造方法,但不包括继承的构造函数

// 下面同理

<--  2. 获取类的属性(传入属性名) -->

  // a. 获取指定的属性(公共 / 继承) Field getField(String name) ;

  // b. 获取所有的属性(公共 / 继承)Field[] getFields() ;

  // c. 获取指定的所有属性 (不包括继承) Field getDeclaredField(String name) ;

  // d. 获取所有的所有属性 (不包括继承) Field[] getDeclaredFields() ;

  // 最终都是获得一个Field类对象

<-- 3. 获取类的方法(传入方法名 & 参数类型)-->

 // a. 获取指定的方法(公共 / 继承)Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ;

// b. 获取所有的方法(公共 / 继承)Method[] getMethods() ;

// c. 获取指定的方法 ( 不包括继承)Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ;

// d. 获取所有的方法( 不包括继承)Method[] getDeclaredMethods() ;

// 最终都是获得一个Method类对象

<-- 4. Class类的其他常用方法 -->

getSuperclass();            // 返回父类

String getName();            // 作用:返回完整的类名(含包名,如java.lang.String )

Object newInstance(); // 作用:快速地创建一个类的实例

// 具体过程:调用默认构造器(若该类无默认构造器,则抛出异常)

// 注:若需要为构造器提供参数需使用java.lang.reflect.Constructor中的newInstance()

3)通过 Constructor类对象、Method类对象 & Field类对象分别获取类的构造函数、方法 & 属性的具体信息 & 进行操作

以下方法都分别属于`Constructor`类、`Method`类 & `Field`类的方法。

<-- 1. 通过Constructor 类对象获取类构造函数信息 -->

  String getName();// 获取构造器名

  Class getDeclaringClass();// 获取一个用于描述类中定义的构造器的Class对象

  int getModifiers();// 返回整型数值,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况

  Class[] getExceptionTypes();// 获取描述方法抛出的异常类型的Class对象数组

  Class[] getParameterTypes();// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组

<-- 2. 通过Field类对象获取类属性信息 -->

  String getName();// 返回属性的名称

  Class getDeclaringClass(); // 获取属性类型的Class类型对象

  Class getType();// 获取属性类型的Class类型对象

  int getModifiers(); // 返回整型数值,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况

  Object get(Object obj) ;// 返回指定对象上 此属性的值

  void set(Object obj, Object value) // 设置 指定对象上此属性的值为value

<-- 3. 通过Method 类对象获取类方法信息 -->

  String getName();// 获取方法名

  Class getDeclaringClass();// 获取方法的Class对象

  int getModifiers();// 返回整型数值,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况

  Class[] getExceptionTypes();// 获取用于描述方法抛出的异常类型的Class对象数组

  Class[] getParameterTypes();// 获取一个用于描述参数类型的Class对象数组

<--额外:java.lang.reflect.Modifier类 -->

// 作用:获取访问修饰符

static String toString(int modifiers) 

// 获取对应modifiers位设置的修饰符的字符串表示

static boolean isXXX(int modifiers)

// 检测方法名中对应的修饰符在modifiers中的值

访问权限问题

反射机制的默认行为受限于Java的访问控制,如无法访问( private )私有的方法、字段,若需要访问,则使用Field类、Method类 & Constructor类对象的setAccessible(),传入值为true

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