导语
反射机制是Java程序开发语言的重要特征之一。
主要内容
- 认识反射
- 理解反射作用
- 利用反射来调用类的结构
具体内容
认识反射
反射的话先通过“反”来理解，既然有“反”就有“正”，在正常情况下，一定是先有类而后再产生对象
所谓的“反”就是指可以利用对象找到对象的出处，在Object类里面提供有一个方法：
取得Class对象：public final Class<?> getClass()。
范例：观察反
import java.util.Date; // 先有类
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Date date = new Date(); // 产生对象
System.out.println(date.getClass());
}
}
输出结果
class java.util.Date
发现调用了getClass()方法后的输出就输出了类的完整名称，等于是找到了对象的出处。
Class类对象实例化
java.lang.Class是一个类，这个类是反射操作的源头，即：所有的反射都要从此类开始进行，而最关键的是这个类有三种实例化方式：
- 第一种：调用Object类中的getClass()方法。
import java.util.Date;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Date date = new Date();
Class<?> cls = date.getClass();
System.out.println(cls);
}
}
- 第二种：使用“类.class”取得。
import java.util.Date;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Date.class;
System.out.println(cls);
}
}
之前是在产生了类的实例化对象之后取得的Class对象，但是此时并没有实例化对象的产生。
- 第三种：调用Class类提供的一个方法。实例化Class对象：public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException。
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("java.util.Date);
System.out.println(cls);
}
}
此时可以不使用import语句导入一个明确的类，而类名称是采用字符串的形式进行描述的。
反射实例化对象
当拿到一个类的时候，肯定要直接使用关键字new进行对象的实例化操作，这属于习惯 性的做法，但是如果有了Class类对象，那么就可以做到，利用反射来实现对象实例化操作：
- 实例化对象方法：public T newInstance() throws throws InstantiationException, IllegalAccessException。
范例：利用反射实例化对象
package cn.cc.demo;
class Book {
public Book() {
System.out.println("Book类的无参构造方法");
}
@Override
public String toString() {
return "这是一本书！";
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.demo.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 相当于使用new调用无参构造实例化
Book book = (Book) obj;
System.out.println(book);
}
}
输出结果
Book类的无参构造方法
这是一本书！
有了反射之后，以后进行对象实例化的操作不再只是单独的依靠关键字new完成了，反射也同样可以完成，但是这并不表示new就被完全取代了。
在任何的开发之中，new是造成耦合的最大元凶，一切的耦合都起源于new。
范例：观察工厂设计模式
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
if("apple".equals(className)) {
return new Apple();
}
return null;
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("apple");
f.eat();
}
}
如果此时增加了Fruit接口子类，那么就表示程序要修改工厂类。
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果！");
}
}
public class Orange implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃橘子！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
if("apple".equals(className)) {
return new Apple();
} else if() {
return new Orange();
} else {
return null;
}
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("apple");
f.eat();
}
}
每增加一个类就要去修改工厂类，那么如果随时都可能增加子类呢？工厂类要一直被进行修改。
因为现在工厂类中的对象都是通过关键字new直接实例化的，而new就成了所有问题的关键点。要想解决这一问题，就只能够依靠反射来完成。
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果！");
}
}
public class Orange implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃橘子！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
Fruit f = null;
try {
f = (Fruit) Class.forName(className);
} catch(Exception e) {}
return f;
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("cn.cc.test.Apple");
f.eat();
}
}
输出结果
吃苹果！
此时的程序就真正完成了解耦合的目的，而且可扩展性非常的强。
使用反射调用构造
在之前 所编写的代码实际上发现都默认使用了类之中的无参构造方法，可是类中还有可能不提供无参构造。
范例：观察代码问题
定义Book类：
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
private double price;
public Book(String title, double price) {
this.title = title;
this.price = price;
}
@Overide
public String toString() {
return "书名：" + this.title + " 价格：" + this.price;
}
}
定义TestDemo类：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 相当于使用new调用无参构造实例化
System.out.println(obj);
}
}
由于此时Book类没有提供无参构造方法，所以代码会出错。
Exception in thread "main" java.lang.InstantiationException: cn.cc.po.Book
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)
at cn.cc.demo.TestDemo.main(TestDemo.java:5)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: cn.cc.po.Book.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
...
以上所出现的错误指的就是因为当前Book类里面并没有无参构造方法，所以程序无法进行对象的实例化。在这种情况下，只能够明确的调用有参构造方法。
在Class类里面提供有一个方法能够取得构造：
- 取得全部构造：public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException。
- 取得一个指定参数顺序的构造： public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
throws NoSuchMethodException, SecurityException。
以上两个方法返回的都是“java.lang.reflect.Constructor”类的对象。在这个类中提供有一个明确传递有参构造内容的实例化对象的方法：public T newInstance(Object... args) throws InstantiationException,
IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException。
范例：明确调用类中的有参构造
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
// public Book(String title, double price)，找到类型
Constructor<?> con = cls.getConstructor(String.class, double.class);
Object obj = con.newInstance("Java开发", 79.8); // 实例化对象
System.out.println(obj);
}
}
输出结果
书名：Java开发 价格：79.8
简单Java类的开发之中不管提供有多少个构造方法，请至少保留有无参构造（为反射实例化对象的时候方便）。
反射调用方法
类中的普通方法只有在一个类产生实例化对象之后才可以调用，并且实例化对象的方式有三种：
- new实例化对象。
- 克隆对象。
- 通过反射实例化对象。
在Class类里面提供有以下取得类中Method（方法）的操作：
- 取得一个类中的全部方法：public Method[] getMethods() throws SecurityException。
- 取得指定方法：public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
throws NoSuchMethodException, SecurityException。
以上的两个操作返回的是java.lang.reflect.Method类的对象，在这个类里面重点关注一个方法，调用方法：public native Object invoke(Object receiver, Object... args)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException。
范例：使用反射调用方法
定义一个Book类。
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public String getTitle() {
return title;
}
}
定义TestDemo类：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
String fieldName = "title"; // 要操作的成员
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 必须给出实例化对象
Method setMet = cls.getMethod("set" + initcap(fieldName), String.class);
Method getMet = cls.getMethod("get" + initcap(fieldName);
setMet.invoke(obj, "Java开发"); // 等价于：Book类对象.setTitle("Java开发");
System.out.println(getMet.invoke(obj)); // 等价于：Book类对象.getTitle();
}
public static String initcap(String str) {
return str.substring(0, 1).toUpperCase() + str.substring(1);
}
}
输出结果
Java开发
此时完全看不见具体的操作类型，也就是说利用反射可以实现任意类的指定方法的调用。
反射调用成员
类中的属性一定要在本类 实例化对象产生之后才可以分配内存空间。在Class类里面提供有取得成员的方法：
- 取得全部成员：public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException。
- 取得指定成员：public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException。
返回的类型是java.lang.reflect.Field类，在这个类里面有两个重要的方法：
- 取得属性内容：public native Object get(Object object)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。 - 设置属性内容：public native void set(Object object, Object value)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。
一般情况下，类中的私有属性，按原始的做法，此时它一定无法被外部所使用。
在java.lang.reflect.AccessibleObjject类下面（JDK1.8之后修改）：
- Executable：下面继续继承了Constructor、Method。
- Field。
在这个类中提供了一个方法：public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException，设置是否封装。
范例：使用反射调用成员
定义一个Book类。
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
}
定义TestDemo类：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
String fieldName = "title"; // 要操作的成员
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 必须给出实例化对象
Field titleField = cls.getDeclaredField(fieldName);
titleField.setAccessible(true); // 封装取消了，否则不能调用private属性
titleField.set(obj, "Java开发"); // 等价于：Book类对象.title = "Java开发";
System.out.println(titleField.get(obj)); // 等价于：Book类对象.title;
}
}
输出结果
Java开发
构造方法与普通方法也同样可以取消封装，只不过很少这样去做，而且对于属性的访问还是建议使用setter、getter方法完成。
总结
- 实例化对象的方式又增加了一种反射。
- 对于简单Java类的定义应该更加清晰了。
- 反射调用类结构只是一个开始。
