Java除了给我们提供在编译期得到类的各种信息之外,还通过反射让我们可以在运行期间得到类的各种信息。通过反射获取类的信息,得到类的信息之后,就可以获取以下相关内容:
- Class对象
- 构造器
- 变量
- 方法
- 私有变量与私有方法
- 注解
- 泛型
- 数组
本文也将从上面几个方面来介绍Java反射。本文涉及的所有代码均在反射代码
首先放出一个Java类作为反射的研究对象,类的内容如下:
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public abstract class FatherObject implements Runnable{ public void doSomething(){ System.out.println( "做事情......" ); } } public class ExampleObject extends FatherObject{ public int age = 30 ; public String name = "byhieg" ; private Integer score = 60 ; public void printName(){ System.out.println(name); } public int getAge() { return age; } public void setAge( int age) { this .age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this .name = name; } public Integer getScore() { return score; } public void setScore(Integer score) { this .score = score; } public ExampleObject(){ } public ExampleObject(String name){ } public ExampleObject( int age,Integer score){ } @Override public void doSomething() { super .doSomething(); } @Override public void run() { System.out.println( "run......" ); } } |
Class对象
我们应用会用到反射这个知识点,肯定是想要在运行时得到类的信息,根据类的那些信息去做一些特定的操作。那么,首先无疑就是得到类的信息,在JDK中提供了Class对象来保存类的信息。所以,反射的第一步就是得到Class对象。在JDK中提供了两种方式得到Class对象。
第一种,如果编写代码的时候,就知道Class的名字,可以直接用如下方式得到Class对象:
Class exampleObjectClass = ExampleObject.class;
第二种,如果在编写代码的时候,不知道类的名字,但是在运行时的时候,可以得到一个类名的字符串,可以用如下的方式获取Class对象:
Class exampleObjectClass = Class.forName("cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject");
注意,此方法需要有2个条件,第一,forName中的字符串必须是全限定名,第二,这个Class类必须在classpath的路径下面,因为该方法会抛出ClassNotFoundException的异常。
获取到这个Class对象之后,就可以得到类的各种信息,开头已经提及了一些信息,下面,说几个没提到的类的信息。
得到类的名字
类的名字有两种方式得到,一种是getName(),一种是getSimpleName()。第一种得到的是全限定名,第二种得到的是这个类的名字,不带包名。看下面的例子:Class对象,已经通过上面的代码得到了。
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String fullClassName = exampleObjectClass.getName(); String simpleClassName = exampleObjectClass.getSimpleName(); System.out.println(fullClassName); System.out.println(simpleClassName); |
结果如下:
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cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject ExampleObject |
得到类的包名、父类和实现的接口
类的包名和父类,可以通过如下代码得到。
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//得到包信息 Package aPackage = exampleObjectClass.getPackage(); System.out.println(aPackage); //得到父类 Class superClass = exampleObjectClass.getSuperclass(); System.out.println(superClass.getSimpleName()); |
结果如下:
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package cn.byhieg.reflectiontutorial FatherObject |
很显然,得到父类的返回值也是一个Class对象,那么可以利用这个对象得到父类的一些信息,比如判断父类是不是抽象类
System.out.println("父类是不是抽象类 " + Modifier.isAbstract(superClass.getModifiers()));
getModifiers可以得到类的修饰符,从而得到类的修饰符,当然,这个getModifiers不仅仅Class对象可以调用,Method对象可以调用。
可以使用java.lang.reflect.Modifier类中的方法来检查修饰符的类型:
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Modifier.isAbstract( int modifiers); Modifier.isFinal( int modifiers); Modifier.isInterface( int modifiers); Modifier.isNative( int modifiers); Modifier.isPrivate( int modifiers); Modifier.isProtected( int modifiers); Modifier.isPublic( int modifiers); Modifier.isStatic( int modifiers); Modifier.isStrict( int modifiers); Modifier.isSynchronized( int modifiers); Modifier.isTransient( int modifiers); Modifier.isVolatile( int modifiers); |
此外,我们还可以得到父类实现的接口
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//得到接口 Class[] classes = superClass.getInterfaces(); System.out.println( "父类的接口" + classes[ 0 ]); |
因为Java类可以实现很多接口,所以用的数组,但在实际使用的时候,需要先判断数组的长度。
下面,重点讲解上述列出来的内容。
构造器
利用Java反射可以得到一个类的构造器,并根据构造器,在运行时动态的创建一个对象。首先,Java通过以下方式获取构造器的实例:
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//构造器 Constructor[] constructors = exampleObjectClass.getConstructors(); for (Constructor constructor : constructors){ System.out.println(constructor.toString()); } |
结果如下:
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public cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject( int ,java.lang.Integer) public cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject(java.lang.String) public cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject() |
如果,事先知道要访问的构造方法的参数类型,可以利用如下方法获取指定的构造方法,例子如下:
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Constructor constructor = exampleObjectClass.getConstructor(String. class ); System.out.println(constructor.toString()); |
结果显然是:
public cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject(java.lang.String)
还可以用如下方式得到另一个构造器
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Constructor constructor = exampleObjectClass.getConstructor( int . class ,Integer. class ); System.out.println(constructor.toString()); |
此外,如果我们不知道构造器的参数,只能得到所有的构造器对象,那么可以用如下方式得到每一个构造器对想的参数:
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Constructor[] constructors = exampleObjectClass.getConstructors(); for (Constructor constructor : constructors){ Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes(); System.out.println( "构造器参数如下========================" ); for (Class clz : parameterTypes){ System.out.println( "参数类型 " + clz.toString()); } } |
结果如下:
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构造器参数如下======================== 参数类型 class java.lang.String 构造器参数如下======================== 参数类型 int 参数类型 class java.lang.Integer |
这里,可以看出无参构造方法,是不打印出结果的。基本类型的Class对象和引用类型的Class对象toString()方法是不一样的。
现在,可以根据构造器的各种信息,动态创建一个对象。
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Object object = constructor.newInstance( 1 , 100 ); System.out.println(object.toString()); |
这个创建对象的方式有2个条件,第一是通过有参构造器创建的,第二,构造器对象必须通过传入参数信息的getConstructor得到。
第一个条件,对于无参构造方法就可以创建的对象,不需要得到构造器对象,直接Class对象调用newInstance()方法就直接创建对象。
第二个条件,构造器对象必须通过exampleObjectClass.getConstructor(String.class);这种形式得到。如果通过getConstructors得到构造器数组,然后调用指定的构造器对象去创建对象在JDK1.8是会错的。但是JDK1.6是正常的。
变量
利用Java反射可以在运行时得到一个类的变量信息,并且可以根据上面讲的方式,创建一个对象,设置他的变量值。首先,通过如下方法,得到所有public的变量:
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Field[] fields = exampleObjectClass.getFields(); for (Field field : fields){ System.out.println( "变量为: " + field.toString()); } |
结果如下:
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变量为: public int cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject.age 变量为: public java.lang.String cn.byhieg.reflectiontutorial.ExampleObject.name |
很显然,得到的都是public的变量,上述的private的变量score,并没有得到。
和构造器一样的得到方式一样,我们可以指定一个参数名,然后得到指定的变量:
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Field field = exampleObjectClass.getField( "age" ); System.out.println( "变量为:" + field.toString()); |
上述的变量的toString方法得到的名字太长,Java对Field类提供了getName的方法,返回类中写的变量名字,上面的代码就可以改成field.getName()。
反射不仅提供了得到变量的方法,还提供了设置变量值的方式。通过如下方法可以对一个动态生成的类,改变其变量值:
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ExampleObject object = ((ExampleObject) constructor1.newInstance( "byhieg" )); System.out.println( "原先的age是 " + object.age); field.set(object, 10 ); System.out.println( "更改之后的age是" + object.age); |
结果如下:
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原先的age是 30 更改之后的age是 10 |
根据上面的代码,得到名字为age的Field对象,然后调用该对象的set方法,传入一个对象与要更改的值,就可以改变该对象的值了。注意,此方法不仅仅对成员变量有用,对静态变量也可以。当然,如果是静态变量,传入null,不用传对象,也是可以的。
方法
Java反射给我们除了给我们提供类的变量信息之外,当然也给我们提供了方法的信息,反射可以让我们得到方法名,方法的参数,方法的返回类型,以及调用方法等功能。
首先,通过如下代码得到方法:
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//输出类的public方法 Method[] methods = exampleObjectClass.getMethods(); for (Method method : methods){ System.out.println( "method = " + method.getName()); } |
和获取变量一样似曾相识的代码,这里直接调用了getName,来得到类中写的方法名。写到这里,大家应该自然想到,Java同样提供了根据参数,得到具体的方法。
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Method method = exampleObjectClass.getMethod( "setAge" , int . class ); System.out.println(method.getName()); |
这里与得到变量不同的是,getMethod方法还需要传入参数的类型信息,反射提供获取方法参数以及返回类型的方法,得到方法参数的例子如下:
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Method method = exampleObjectClass.getMethod( "setAge" , int . class ); System.out.println(method.getName()); for (Class clz : method.getParameterTypes()){ System.out.println( "方法的参数" + clz.getName()); } |
结果如下:
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setAge 方法的参数 int |
得到方法返回类型的例子如下:
System.out.println(method.getReturnType().getName());
结果如下:
void
此外,Java反射支持通过invoke调用得到的方法。例子如下:
method.invoke(exampleObjectClass.newInstance(),1);
invoke第一个参数是这个对象,第二个参数是变长数组,传入该方法的参数。和Field对象同样,对于静态方法同样,可以传入null,调用静态方法。
私有变量与私有方法
上面的方法只能得到public方法和变量,无法得到非public修饰的方法和变量,Java提供了额外的方法来得到非public变量与方法。即通过getDeclaredFields与getDeclaredMethods方法得到私有的变量与方法,同样也支持用getDeclaredField(变量名)与getDeclaredMethod(方法名)的形式得到指定的变量名与方法名。但是这样得到的Field对象与Method对象无法直接运用,必须让这些对象调用setAccessible(true),才能正常运用。之后的方式就可上面讲的一样了。
注解
先写一个包含注解的类:
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@MyAnnotation (name= "byhieg" ,value = "hello world" ) public class AnnotationObject { @MyAnnotation (name= "field" ,value = "变量" ) public String field; @MyAnnotation (name= "method" ,value = "方法" ) public void doSomeThing(){ System.out.println( "做一些事情" ); } public void doOtherThing( @MyAnnotation (name= "param" ,value = "参数" ) String param){ } } @Retention (RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface MyAnnotation { public String name(); public String value(); } |
Java给我们提供了在运行时获取类的注解信息,可以得到类注解,方法注解,参数注解,变量注解。
与上面获取方式一样,Java提供了2种获取方式,一种是获取全部的注解,返回一个数组,第二种是指定得到指定的注解。
我们以一个类注解为例,讲解以下这两种获取方式。
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Class clz = AnnotationObject. class ; Annotation[] annotations = clz.getAnnotations(); Annotation annotation = clz.getAnnotation(AnnotationObject. class ); |
然后,就可以根据得到的注解进行后续的处理,下面是一个处理的例子:
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for (Annotation annotation : annotations){ if (annotation instanceof MyAnnotation){ MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation)annotation; System.out.println( "name: " + myAnnotation.name()); System.out.println( "value:" + myAnnotation.value()); } } |
上面的类注解使用Class对象调用getAnnotations得到的,方法注解和变量注解是一样的,分别用method对象与field对象调用getDeclaredAnnotations得到注解,没什么多说的。例子看反射代码
参数注解是比较麻烦的一项,获取方式比较得到,第一步,先取得method对象,调用getParameterAnnotations,但是这个返回值是一个二维数组,因为method对象有很多参数,每个参数有可能有很多注解。例子如下:
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Method method1 = clz.getMethod( "doOtherThing" ,String. class ); Annotation[][] annotationInParam = method1.getParameterAnnotations(); Class[] params = method1.getParameterTypes(); int i = 0 ; for (Annotation[] annotations: annotationInParam){ Class para = params[i++]; for (Annotation annotation : annotations){ if (annotation instanceof MyAnnotation){ MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation; System.out.println( "param: " + para.getName()); System.out.println( "name : " + myAnnotation.name()); System.out.println( "value :" + myAnnotation.value()); } } } |
泛型
因为Java泛型是通过擦除来实现的,很难直接得到泛型具体的参数化类型的信息,但是我们可以通过一种间接的形式利用反射得到泛型信息。比如下面这个类:
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public class GenericObject { public List<String> lists; public List<String> getLists() { return lists; } public void setLists(List<String> lists) { this .lists = lists; } } |
如果一个方法返回一个泛型类,我们可以通过method对象去调用getGenericReturnType来得到这个泛型类具体的参数化类型是什么。看下面的代码:
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Class clz = GenericObject. class ; Method method = clz.getMethod( "getLists" ); Type genericType = method.getGenericReturnType(); if (genericType instanceof ParameterizedType){ ParameterizedType parameterizedType = ((ParameterizedType) genericType); Type[] types = parameterizedType.getActualTypeArguments(); for (Type type : types){ Class actualClz = ((Class) type); System.out.println( "参数化类型为 : " + actualClz); } } |
结果如下:
参数化类型为 : class java.lang.String
步骤有点繁琐,下面一步步解释:
- 反射得到返回类型为泛型类的方法
- 调用getGenericReturnType得到方法返回类型中的参数化类型
- 判断该type对象能不能向下转型为ParameterizedType
- 转型成功,调用getActualTypeArguments得到参数化类型的数组,因为有的泛型类,不只只有一个参数化类型如Map
- 取出数组中的每一个的值,转型为Class对象输出。
看结果确实得到了泛型的具体的信息。
如果没有一个方法返回泛型类型,那么我们也可以通过方法的参数为泛型类,来得到泛型的参数化类型,如上面类中的setLists方法。例子如下:
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Method setMethod = clz.getMethod( "setLists" , List. class ); Type[] genericParameterTypes = setMethod.getGenericParameterTypes(); for (Type genericParameterType: genericParameterTypes){ System.out.println( "GenericParameterTypes为 : " + genericParameterType.getTypeName()); if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){ ParameterizedType parameterizedType = ((ParameterizedType) genericParameterType); System.out.println( "ParameterizedType为 :" + parameterizedType.getTypeName()); Type types[] = parameterizedType.getActualTypeArguments(); for (Type type : types){ System.out.println( "参数化类型为 : " + ((Class) type).getName()); } } } |
执行的结果如下:
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GenericParameterTypes为 : java.util.List<java.lang.String> ParameterizedType为 :java.util.List<java.lang.String> 参数化类型为 : java.lang.String |
因为方法的参数为泛型类型的可能不止一个,所以通过getGenericParameterTypes得到是一个数组,我们需要确定每一个元素,是否是具有参数化类型。后续的步骤与上面类似,就不多说了。
如果连方法参数都不带泛型类,那么只剩下最后一种情况,通过变量类型,即用Field类。例子如下:
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Field field = clz.getField( "lists" ); Type type = field.getGenericType(); if (type instanceof ParameterizedType){ ParameterizedType parameterizedType = ((ParameterizedType) type); Type [] types = parameterizedType.getActualTypeArguments(); for (Type type1 : types) { System.out.println( "参数化类型 : " + ((Class) type1).getTypeName()); } } |
原理和上面的一样,只不过Type对象是通过field.getGenericType(),剩下的操作类似就不多说了。
关于通过反射获取泛型的参数化类型的信息的介绍就到此为止。
数组
Java反射可以对数组进行操作,包括创建一个数组,访问数组中的值,以及得到一个数组的Class对象。
下面,先说简单的,创建数组以及访问数组中的值:在反射中使用Array这个类,是reflect包下面的。
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//创建一个int类型的数组,长度为3 int [] intArray = ( int [])Array.newInstance( int . class , 3 ); //通过反射的形式,给数组赋值 for ( int i = 0 ;i < intArray.length;i++){ Array.set(intArray,i,i + 2 ); } //通过反射的形式,得到数组中的值 for ( int i = 0 ; i < intArray.length;i++){ System.out.println(Array.get(intArray,i)); } |
上述就是创建数组,访问数组中的值利用反射方式。
对于得到一个数组的Class对象,简单的可以用int[].class,或者利用Class.forName的形式得到,写法比较奇怪:
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Class clz = Class.forName( "[I" ); System.out.println(clz.getTypeName()); |
结果为:
int[]
这个forName中的字符串,[ 表示是数组,I 表示是int,float就是 F,double就是 D 等等,如果要得到一个普通对象的数组,则用下面的形式:
Class stringClz = Class.forName("[Ljava.lang.String;");
[ 表示是数组, L 的右边是类名,类型的右边是一个;;
这种方式获取数组的Class对象实在是太繁琐了。
在得到数组的Class对象之后,就可以调用他的一些独特的方法,比如调用getComponentType来得到数组成员的类型信息,如int数组就是成员类型就是int。
System.out.println(clz.getComponentType().getTypeName());
结果为int
总结
这次,关于反射的各种应用就到此为止,后续可能会有深入的知识讲解。具体的代码可以去看反射代码
在src包里面是各种类,在test类里是对这些类的访问。
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