視頻名稱：
[A218]JAVA反射機制與動態代理.exe
[A219]JAVA反射機制與動態代理續一.exe
[A220]JAVA反射機制與動態代理續二.exe
主講教師：風中葉
Java 語言的反射機制
在Java運行時環境中，對于任意一個類，可以知道這個類有哪些屬性和方法。對于任意一個對象，可以調用它的任意一個方法。
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于Java 語言的反射（Reflection）機制。
Java 反射機制主要提供了以下功能
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被視為動態（或準動態）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，包括其modifiers（諸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、實現之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于運行時改變fields內容或調用methods。
一般而言，開發者社群說到動態語言，大致認同的一個定義是：“程序運行時，允許改變程序結構或變量類型，這種語言稱為動態語言”。從這個觀點看，Perl，Python，Ruby是動態語言，C++，Java，C#不是動態語言。
盡管在這樣的定義與分類下Java不是動態語言，它卻有著一個非常突出的動態相關機制：Reflection。這個字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我們可以于運行時加載、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定義），并生成其對象實體、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）被稱為introspection（內省、內觀、反省）。Reflection和introspection是常被并提的兩個術語。
Java Reflection API 簡介
在JDK中，主要由以下類來實現Java反射機制，這些類都位于java.lang.reflect包中
? Class類：代表一個類。
? Field 類：代表類的成員變量（成員變量也稱為類的屬性）。
? Method類：代表類的方法。
? Constructor 類：代表類的構造方法。
? Array類：提供了動態創建數組，以及訪問數組的元素的靜態方法
例程DumpMethods類演示了Reflection API的基本作用，它讀取命令行參數指定的類名，然后打印這個類所具有的方法信息：
清單1：DumpMethods.java
import java.lang.reflect.Method;
public class DumpMethods {
public static void main(String args[]) throws Exception {
// 加載并初始化命令行參數指定的類
Class<?> classType = Class.forName(args[0]);
// 獲得類的所有方法
Method methods[] = classType.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
System.out.println(methods[i].toString());
}
}
}
例程ReflectTester 類進一步演示了Reflection API的基本使用方法。ReflectTester類有一個copy(Object object)方法，這個方法能夠創建一個和參數object 同樣類型的對象，然后把object對象中的所有屬性拷貝到新建的對象中，并將它返回。這個例子只能復制簡單的JavaBean，假定JavaBean 的每個屬性都有public 類型的getXXX()和setXXX()方法。
清單2：ReflectTester.java
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectTester 
{
public Object copy(Object object) throws Exception {
// 獲得對象的類型
Class<?> classType = object.getClass();
System.out.println("Class:" + classType.getName());
// 通過默認構造方法創建一個新的對象
Object objectCopy = classType.getConstructor(new Class[] {}).newInstance(new Object[] {});
// 獲得對象的所有屬性
Field fields[] = classType.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
Field field = fields[i];
// 屬性名稱
String fieldName = field.getName();
// 得到屬性名稱的第一個字母并轉成大小
String firstLetter = fieldName.substring(0, 1).toUpperCase();
// 獲得和屬性對應的getXXX()方法的名字：get+屬性名稱的第一個字母并轉成大小+屬性名去掉第一個字母，
// 如屬性名稱為name，則：get+N+ame
String getMethodName = "get" + firstLetter + fieldName.substring(1);
// 獲得和屬性對應的setXXX()方法的名字
String setMethodName = "set" + firstLetter + fieldName.substring(1);
// 獲得和屬性對應的getXXX()方法
Method getMethod = classType.getMethod(getMethodName, new Class[] {});
// 獲得和屬性對應的setXXX()方法，傳入參數為參數的類型
Method setMethod = classType.getMethod(setMethodName, new Class[] { field.getType() });
// 調用原對象的getXXX()方法
Object value = getMethod.invoke(object, new Object[] {});
System.out.println(fieldName + ":" + value);
// 調用拷貝對象的setXXX()方法
setMethod.invoke(objectCopy, new Object[] { value });
}
return objectCopy;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Customer customer = new Customer("Tom", 21);
customer.setId(new Long(1));
Customer customerCopy = (Customer) new ReflectTester().copy(customer);
System.out.println("Copy information:" + 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;
}
}
輸出結果為：
Class:com.coderdream.reflection.Customer
id:1
name:Tom
age:21
Copy information:1 Tom 21
ReflectTester 類的copy(Object object)方法依次執行以下步驟
（1）獲得對象的類型：
? Class classType=object.getClass();
? System.out.println("Class:"+classType.getName());
在java.lang.Object 類中定義了getClass()方法，因此對于任意一個Java對象，都可以通過此方法獲得對象的類型。Class類是Reflection API 中的核心類，它有以下方法
? getName()：獲得類的完整名字。
? getFields()：獲得類的public類型的屬性。
? getDeclaredFields()：獲得類的所有屬性。
? getMethods()：獲得類的public類型的方法。
? getDeclaredMethods()：獲得類的所有方法。
getMethod(String name, Class[] parameterTypes)：獲得類的特定方法，name參數指定方法的名字，parameterTypes 參數指定方法的參數類型。
getConstructors()：獲得類的public類型的構造方法。
getConstructor(Class[] parameterTypes)：獲得類的特定構造方法，parameterTypes 參數指定構造方法的參數類型。
newInstance()：通過類的不帶參數的構造方法創建這個類的一個對象。
（2）通過默認構造方法創建一個新對象：
Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
以上代碼先調用Class類的getConstructor()方法獲得一個Constructor 對象，它代表默認的構造方法，然后調用Constructor對象的newInstance()方法構造一個實例。
（3）獲得對象的所有屬性：
Field fields[]=classType.getDeclaredFields();
Class 類的getDeclaredFields()方法返回類的所有屬性，包括public、protected、默認和private訪問級別的屬性
（4）獲得每個屬性相應的getXXX()和setXXX()方法，然后執行這些方法，把原來對象的屬性拷貝到新的對象中。
在例程InvokeTester類的main()方法中，運用反射機制調用一個InvokeTester對象的add()和echo()方法
add()方法的兩個參數為int 類型，獲得表示add()方法的Method對象的代碼如下：
Method addMethod=classType.getMethod("add",new Class[]{int.class,int.class});
Method類的invoke(Object obj,Object args[])方法接收的參數必須為對象，如果參數為基本類型數據，必須轉換為相應的包裝類型的對象。invoke()方法的返回值總是對象，如果實際被調用的方法的返回類型是基本類型數據，那么invoke()方法會把它轉換為相應的包裝類型的對象，再將其返回
在本例中，盡管InvokeTester 類的add()方法的兩個參數以及返回值都是int類型，調用add Method 對象的invoke()方法時，只能傳遞Integer 類型的參數，并且invoke()方法的返回類型也是Integer 類型，Integer 類是int 基本類型的包裝類：
Object result=addMethod.invoke(invokeTester,
new Object[]{new Integer(100),new Integer(200)});
清單3：InvokeTester.java
import java.lang.reflect.Method;
public class InvokeTester {
public int add(int param1, int param2) {
return param1 + param2;
}
public String echo(String msg) {
return "echo: " + msg;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> classType = InvokeTester.class;
Object invokeTester = classType.newInstance();
// Object invokeTester = classType.getConstructor(new Class[]{}).newInstance(new Object[]{});
// 調用InvokeTester對象的add()方法
Method addMethod = classType.getMethod("add", new Class[] { int.class, int.class });
Object result = addMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { new Integer(100),
new Integer(200) });
System.out.println((Integer) result);
// 調用InvokeTester對象的echo()方法
Method echoMethod = classType.getMethod("echo", new Class[] { String.class });
result = echoMethod.invoke(invokeTester, new Object[] { "Hello" });
System.out.println((String) result);
}
}
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。例程 ArrayTester1 類的main()方法創建了一個長度為10 的字符串數組，接著把索引位置為5 的元素設為“hello”，然后再讀取索引位置為5 的元素的值。
清單5：ArrayTester1.java
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
// 創建一個長度10的字符串數組
Object array = Array.newInstance(classType, 10);
// 把索引位置為5的元素設為“hello”
Array.set(array, 5, "hello");
// 獲得索引位置為5的元素的值
String s = (String)Array.get(array, 5);
System.out.println(s);
}
}
例程ArrayTester2 類的main()方法創建了一個 5 x 10 x 15 的整型數組，并把索引位置為[3][5][10] 的元素的值為設37。
清單6：ArrayTester2.java
import java.lang.reflect.Array;
public class ArrayTester2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 創建一個三維數組
int[] dims = new int[] { 5, 10, 15 };
Object array = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
Object arrayObj = Array.get(array, 3);
Class<?> cls = arrayObj.getClass().getComponentType();
System.out.println(cls);
arrayObj = Array.get(arrayObj, 5);
Array.setInt(arrayObj, 10, 37);
int[][][] arrayCast = (int[][][])array;
System.out.println(arrayCast[3][5][10]);
}
}
Class類
眾所周知Java有個Object 類，是所有Java 類的繼承根源，其內聲明了數個應該在所有Java 類中被改寫的方法（methods）：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等，其中getClass()返回一個Class 類的對象。
Class 類十分特殊。它和一般Java類一樣繼承自Object，其實體用以表達Java程序運行時的類（classes）和接口（interfaces），也用來表達枚舉（enum）、數組（array）、primitive Java types（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及關鍵詞void。當一個類被加載，或當類加載器（class loader）的defineClass()被JVM調用，JVM 便自動產生一個Class 對象（object）。如果您想借由“修改Java標準庫源碼”來觀察Class object的實際生成時機（例如在Class的constructor內添加一個println()），不能夠！因為Class并沒有公共構造函數（public constructor）。
Class類是反射（Reflection）的起源。針對任何您想探勘的類（class），唯有先為它產生一個Class對象（object），接下來才能經由后者喚起為數十多個的Reflection APIs。
“Class” 對象（object）的取得途徑
Java允許我們從多種途徑為一個class生成對應的Class object：
清單7：GetClassDemo.java
import java.awt.Button;
public class GetClassDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
GetClassDemo.f1();
GetClassDemo.f2();
GetClassDemo.f3();
GetClassDemo.f4();
}
/** *//**
* 通過getClass()和getSuperclass()方法
*/
public static void f1() {
Button b = new Button();
Class<?> c1 = b.getClass();
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = c2.getSuperclass();
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = c3.getSuperclass();
System.out.println(c4);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/** *//**
* 通過Class.forName()方法
* @throws Exception
*/
public static void f2() throws Exception {
Class<?> c1 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = Class.forName("java.awt.Button");
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = Class.forName("java.util.LinkedList$Entry");
System.out.println(c3);
// 報空指針異常
// Class<?> c4 = Class.forName("I");
// System.out.println(c4);
Class<?> c5 = Class.forName("[I");
System.out.println(c5);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/** *//**
* 通過 .class 屬性
* @throws Exception
*/
public static void f3() throws Exception {
Class<?> c1 = String.class;
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = java.awt.Button.class;
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = int.class;
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = int[].class;
System.out.println(c4);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/** *//**
* 通過 .TYPE 屬性
* @throws Exception
*/
public static void f4() throws Exception {
Class<?> c1 = Boolean.TYPE;
System.out.println(c1);
Class<?> c2 = Byte.TYPE;
System.out.println(c2);
Class<?> c3 = Character.TYPE;
System.out.println(c3);
Class<?> c4 = Short.TYPE;
System.out.println(c4);
Class<?> c5 = Integer.TYPE;
System.out.println(c5);
Class<?> c6 = Long.TYPE;
System.out.println(c6);
Class<?> c7 = Float.TYPE;
System.out.println(c7);
Class<?> c8 = Double.TYPE;
System.out.println(c8);
Class<?> c9 = Void.TYPE;
System.out.println(c9);
}
}
輸出結果：
class java.awt.Button
class java.awt.Component
class java.lang.Object
null
------------------------------------------------
class java.lang.String
class java.awt.Button
class java.util.LinkedList$Entry
class [I
------------------------------------------------
class java.lang.String
class java.awt.Button
int
class [I
------------------------------------------------
boolean
byte
char
short
int
long
float
double
void
運行時生成對象實例（instances）
欲生成對象實體，在Reflection 動態機制中有兩種作法，一個針對“無參數的構造函數”，一個針對“帶參數構造函數”。
情況1：類存在不帶參數的構造函數
直接使用newInstance()方法
情況2：類不存在不帶參數的構造函數
先生成Constructor對象，傳入參數類型數組，然后調用此對象的newInstance()方法，同時傳入實際參數。
首先準備一個Class[]做為構造函數的參數類型（本例指定為一個double和一個int），然后以此為自變量調用getConstructor()，獲得一個專屬構造函數對象（Constructor ），接下來再準備一個Object[] 做為構造函數的實參值（本例指定3.14159和125），調用上述專屬構造函數對象的newInstance()。
清單8：NewInstance.java
import java.lang.reflect.Constructor;
public class NewInstance {
double d;
int i;
public NewInstance(double d, int i) {
super();
this.d = d;
this.i = i;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 通過傳入參數完整類名得到Class對象
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.NewInstance");
// 構造類型對象數組
Class<?>[] pTypes = new Class[]{double.class,int.class};
// 傳入參數，得到Constructor對象
Constructor<?> ctor = c.getConstructor(pTypes);
// 構造實際參數數組
Object[] arg = new Object[] {3.14159, 125};
// 得到對象實例
Object obj = ctor.newInstance(arg);
System.out.println(obj.getClass());
}
}
輸出結果：
class com.coderdream.reflection.NewInstance
運行時調用方法（methods）
這個動作和上述調用“帶參數之構造函數”相當類似。首先準備一個Class[]做為參數類型（本例指定其中一個是String，另一個是Hashtable），然后以此為自變量調用getMethod()，獲得特定的Method object。接下來準備一個Object[]放置自變量，然后調用上述所得之特定Method object的invoke()。
為什么獲得Method object時不需指定回返類型？
因為方法重載（method overloading）機制要求signature必須唯一，而回返類型并非signature的一個成份。換句話說，只要指定了method名稱和參數列，就一定指出了一個獨一無二的方法（method）。
運行時變更屬性（fields）內容
與先前兩個動作相比，“變更屬性（field）內容”輕松多了，因為它不需要參數和自變量。首先調用Class的getField()并指定field名稱。獲得特定的Field object之后便可直接調用Field的get()和set()，
清單9：RuntimeInvoke.java
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Hashtable;
public class RuntimeInvoke {
public double d;
public String func(String s, Hashtable<?, ?> ht) {
System.out.println("func invoked");
return s;
}
/** *//**
* 通過反射得到方法
* @throws Exception
*/
public static void f1() throws Exception {
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");
Class<?>[] ptypes = new Class[2];
ptypes[0] = Class.forName("java.lang.String");
ptypes[1] = Class.forName("java.util.Hashtable");
Method m = c.getMethod("func", ptypes);
RuntimeInvoke obj = new RuntimeInvoke();
Object[] arg = new Object[2];
arg[0] = new String("Hello, world");
arg[1] = null;
Object r = m.invoke(obj, arg);
String rval = (String) r;
System.out.println(rval);
System.out.println("------------------------------------------------");
}
/** *//**
* 通過反射得到屬性
* @throws Exception
*/
public static void f2() throws Exception {
Class<?> c = Class.forName("com.coderdream.reflection.RuntimeInvoke");
Field f = c.getField("d");
RuntimeInvoke obj = new RuntimeInvoke();
System.out.println("d= " + (Double) f.get(obj));
f.set(obj, 12.34);
System.out.println("d= " + obj.d);
}
/** *//**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
RuntimeInvoke.f1();
RuntimeInvoke.f2();
}
}
輸出結果：
func invoked
Hello, world
------------------------------------------------
d= 0.0
d= 12.34
知識點：
== 比較內存地址
equals 比較內容
從Object層次來說，==與equals是相同的，都是比較內存地址，也就是說，都是比較兩個引用是否指向同一個對象，是則返回true，否則返回false。
很多類都重寫（overwrite）了equals方法，最典型的是String類。
posted on 2010-08-25 16:12
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