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對於JAVA反射機制和CLASS類的個人理解

阿新 • • 發佈：2019-01-30

上週上課老師點我起來回答問題，問了一下JAVA反射機制，我本來對JAVA用得不多，加上有一段時間沒有看過了，所以並沒有能夠答出來，之後就想要好好理解理解，加上老師佈置作業讓弄懂JAVA反射和Class類，所以CSDN第一次寫部落格，就來寫寫我對反射和Class的學習之後的感受吧。

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一.什麼是JAVA的反射機制。

JAVA反射是指在程式執行時獲取已知名稱的類或已有物件的相關資訊的一種機制。簡單說來，就是可以在程式執行過程中得到剛剛知道的一個類的內部結構。就像老師所說的，反射是和動態掛鉤的，反射就意味著我們可以動態地獲取資訊，動態地呼叫，建立物件。

在這裡還是先給出一個簡單的例子讓大家稍微熟悉一下。也方便接下來Class的學習。

import java.util.Scanner;

import java.lang.reflect.Method;

public class ClassForName {

   public ClassForName(){
  
      try {
    	 Scanner inScanner = new Scanner(System.in);
    	  
         Class<?> classinstance=Class.forName(inScanner.next());  //根據輸入返回一個類物件

         Method[] method=classinstance.getDeclaredMethods();//利用得到的Class物件，返回該類物件的方法集合
        
         System.out.println("forName:"+classinstance);
         
         for(Method me:method){
        	 
            System.out.println("方法有:"+me.toString());
            
         }//輸出所有方法的名稱
         
      }catch (ClassNotFoundException e) {
    	  
         e.printStackTrace();
      }

   }
   
   public static void main(String[] args) {
	   
      new ClassForName();
      
   }
}

這裡給出這個例子的輸出，當我輸入java.lang.Class時，返回所有方法，輸出為：

方法有:private java.lang.Object java.lang.Class.newInstance0() throws java.lang.InstantiationException,java.lang.IllegalAccessException

方法有:public static java.lang.Class java.lang.Class.forName(java.lang.String,boolean,java.lang.ClassLoader) throws java.lang.ClassNotFoundException
方法有:public static java.lang.Class java.lang.Class.forName(java.lang.String) throws java.lang.ClassNotFoundException
方法有:private static native java.lang.Class java.lang.Class.forName0(java.lang.String,boolean,java.lang.ClassLoader) throws java.lang.ClassNotFoundException

方法有:public native boolean java.lang.Class.isAssignableFrom(java.lang.Class)
方法有:public native boolean java.lang.Class.isInstance(java.lang.Object)
方法有:public native int java.lang.Class.getModifiers()
方法有:public native boolean java.lang.Class.isInterface()
方法有:public native boolean java.lang.Class.isArray()
方法有:public native boolean java.lang.Class.isPrimitive()
方法有:public native java.lang.Class java.lang.Class.getSuperclass()
方法有:public native java.lang.Class java.lang.Class.getComponentType()
方法有:private static native void java.lang.Class.registerNatives()
方法有:public java.lang.String java.lang.Class.toString()
方法有:public java.lang.String java.lang.Class.getName()
方法有:static boolean java.lang.Class.access$100(java.lang.Object[],java.lang.Object[])
方法有:static boolean java.lang.Class.access$202(boolean)
方法有:static boolean java.lang.Class.access$302(boolean)
方法有:private static void java.lang.Class.addAll(java.util.Collection,java.lang.reflect.Field[])
方法有:private static java.lang.String java.lang.Class.argumentTypesToString(java.lang.Class[])
方法有:private static boolean java.lang.Class.arrayContentsEq(java.lang.Object[],java.lang.Object[])
方法有:public java.lang.Class java.lang.Class.asSubclass(java.lang.Class)
方法有:public java.lang.Object java.lang.Class.cast(java.lang.Object)
方法有:private static void java.lang.Class.checkInitted()
方法有:private void java.lang.Class.checkMemberAccess(int,java.lang.ClassLoader)
方法有:private void java.lang.Class.clearCachesOnClassRedefinition()
方法有:private static java.lang.reflect.Constructor[] java.lang.Class.copyConstructors(java.lang.reflect.Constructor[])
方法有:private static java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.copyFields(java.lang.reflect.Field[])
方法有:private static java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.copyMethods(java.lang.reflect.Method[])
方法有:public boolean java.lang.Class.desiredAssertionStatus()
方法有:private static native boolean java.lang.Class.desiredAssertionStatus0(java.lang.Class)
方法有:java.util.Map java.lang.Class.enumConstantDirectory()
方法有:public java.lang.annotation.Annotation java.lang.Class.getAnnotation(java.lang.Class)
方法有:sun.reflect.annotation.AnnotationType java.lang.Class.getAnnotationType()
方法有:public java.lang.annotation.Annotation[] java.lang.Class.getAnnotations()
方法有:public java.lang.String java.lang.Class.getCanonicalName()
方法有:public java.lang.ClassLoader java.lang.Class.getClassLoader()
方法有:native java.lang.ClassLoader java.lang.Class.getClassLoader0()
方法有:public java.lang.Class[] java.lang.Class.getClasses()
方法有:native sun.reflect.ConstantPool java.lang.Class.getConstantPool()
方法有:public java.lang.reflect.Constructor java.lang.Class.getConstructor(java.lang.Class[]) throws java.lang.NoSuchMethodException,java.lang.SecurityException
方法有:private java.lang.reflect.Constructor java.lang.Class.getConstructor0(java.lang.Class[],int) throws java.lang.NoSuchMethodException
方法有:public java.lang.reflect.Constructor[] java.lang.Class.getConstructors() throws java.lang.SecurityException
方法有:public java.lang.annotation.Annotation[] java.lang.Class.getDeclaredAnnotations()
方法有:public java.lang.Class[] java.lang.Class.getDeclaredClasses() throws java.lang.SecurityException
方法有:private native java.lang.Class[] java.lang.Class.getDeclaredClasses0()
方法有:public java.lang.reflect.Constructor java.lang.Class.getDeclaredConstructor(java.lang.Class[]) throws java.lang.NoSuchMethodException,java.lang.SecurityException
方法有:public java.lang.reflect.Constructor[] java.lang.Class.getDeclaredConstructors() throws java.lang.SecurityException
方法有:private native java.lang.reflect.Constructor[] java.lang.Class.getDeclaredConstructors0(boolean)
方法有:public java.lang.reflect.Field java.lang.Class.getDeclaredField(java.lang.String) throws java.lang.NoSuchFieldException,java.lang.SecurityException
方法有:public java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.getDeclaredFields() throws java.lang.SecurityException
方法有:private native java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.getDeclaredFields0(boolean)
方法有:public java.lang.reflect.Method java.lang.Class.getDeclaredMethod(java.lang.String,java.lang.Class[]) throws java.lang.NoSuchMethodException,java.lang.SecurityException
方法有:public java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.getDeclaredMethods() throws java.lang.SecurityException
方法有:private native java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.getDeclaredMethods0(boolean)
方法有:public native java.lang.Class java.lang.Class.getDeclaringClass()
方法有:public java.lang.Class java.lang.Class.getEnclosingClass()
方法有:public java.lang.reflect.Constructor java.lang.Class.getEnclosingConstructor()
方法有:public java.lang.reflect.Method java.lang.Class.getEnclosingMethod()
方法有:private native java.lang.Object[] java.lang.Class.getEnclosingMethod0()
方法有:private java.lang.Class$EnclosingMethodInfo java.lang.Class.getEnclosingMethodInfo()
方法有:public java.lang.Object[] java.lang.Class.getEnumConstants()
方法有:java.lang.Object[] java.lang.Class.getEnumConstantsShared()
方法有:private sun.reflect.generics.factory.GenericsFactory java.lang.Class.getFactory()
方法有:public java.lang.reflect.Field java.lang.Class.getField(java.lang.String) throws java.lang.NoSuchFieldException,java.lang.SecurityException
方法有:private java.lang.reflect.Field java.lang.Class.getField0(java.lang.String) throws java.lang.NoSuchFieldException
方法有:public java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.getFields() throws java.lang.SecurityException
方法有:private sun.reflect.generics.repository.ClassRepository java.lang.Class.getGenericInfo()
方法有:public java.lang.reflect.Type[] java.lang.Class.getGenericInterfaces()
方法有:private native java.lang.String java.lang.Class.getGenericSignature()
方法有:public java.lang.reflect.Type java.lang.Class.getGenericSuperclass()
方法有:public native java.lang.Class[] java.lang.Class.getInterfaces()
方法有:public java.lang.reflect.Method java.lang.Class.getMethod(java.lang.String,java.lang.Class[]) throws java.lang.NoSuchMethodException,java.lang.SecurityException
方法有:private java.lang.reflect.Method java.lang.Class.getMethod0(java.lang.String,java.lang.Class[])
方法有:public java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.getMethods() throws java.lang.SecurityException
方法有:private native java.lang.String java.lang.Class.getName0()
方法有:public java.lang.Package java.lang.Class.getPackage()
方法有:static native java.lang.Class java.lang.Class.getPrimitiveClass(java.lang.String)
方法有:public java.security.ProtectionDomain java.lang.Class.getProtectionDomain()
方法有:private native java.security.ProtectionDomain java.lang.Class.getProtectionDomain0()
方法有:private native byte[] java.lang.Class.getRawAnnotations()
方法有:private static sun.reflect.ReflectionFactory java.lang.Class.getReflectionFactory()
方法有:public java.net.URL java.lang.Class.getResource(java.lang.String)
方法有:public java.io.InputStream java.lang.Class.getResourceAsStream(java.lang.String)
方法有:public native java.lang.Object[] java.lang.Class.getSigners()
方法有:private java.lang.String java.lang.Class.getSimpleBinaryName()
方法有:public java.lang.String java.lang.Class.getSimpleName()
方法有:public java.lang.reflect.TypeVariable[] java.lang.Class.getTypeParameters()
方法有:private synchronized void java.lang.Class.initAnnotationsIfNecessary()
方法有:public boolean java.lang.Class.isAnnotation()
方法有:public boolean java.lang.Class.isAnnotationPresent(java.lang.Class)
方法有:public boolean java.lang.Class.isAnonymousClass()
方法有:private static boolean java.lang.Class.isAsciiDigit(char)
方法有:public boolean java.lang.Class.isEnum()
方法有:public boolean java.lang.Class.isLocalClass()
方法有:private boolean java.lang.Class.isLocalOrAnonymousClass()
方法有:public boolean java.lang.Class.isMemberClass()
方法有:public boolean java.lang.Class.isSynthetic()
方法有:public java.lang.Object java.lang.Class.newInstance() throws java.lang.InstantiationException,java.lang.IllegalAccessException
方法有:private java.lang.reflect.Constructor[] java.lang.Class.privateGetDeclaredConstructors(boolean)
方法有:private java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.privateGetDeclaredFields(boolean)
方法有:private java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(boolean)
方法有:private java.lang.reflect.Field[] java.lang.Class.privateGetPublicFields(java.util.Set)
方法有:private java.lang.reflect.Method[] java.lang.Class.privateGetPublicMethods()
方法有:private java.lang.String java.lang.Class.resolveName(java.lang.String)
方法有:private java.lang.reflect.Field java.lang.Class.searchFields(java.lang.reflect.Field[],java.lang.String)
方法有:private static java.lang.reflect.Method java.lang.Class.searchMethods(java.lang.reflect.Method[],java.lang.String,java.lang.Class[])
方法有:void java.lang.Class.setAnnotationType(sun.reflect.annotation.AnnotationType)
方法有:native void java.lang.Class.setProtectionDomain0(java.security.ProtectionDomain)
方法有:native void java.lang.Class.setSigners(java.lang.Object[])
方法有:private static java.lang.Class java.lang.Class.toClass(java.lang.reflect.Type)

跟官方文件給出的方法一樣，這裡我們將Class的所有方法列舉了出來，這恰恰體現反射中的動態獲取資訊。  ps.在這裡，將比較重要的方法加黑標記出來。

二.反射的重要“嘉賓”--Class類解讀

上面我們用一個小例子，列舉除了Class類的方法，下面是時候來好好分析分析Class類了，首先Class類沒有公共的構造方法，它的物件是在載入類的時候由java虛擬機器以及通過呼叫類載入器中的defineClass方法自動構造的，虛擬機器為每一種型別都生成管理著一個Class物件。說白了，Class類就是一個大的模板，每一種具體的型別載入的時候，JVM都會生成一個相對應的Class物件來負責獲取這一型別的所有內部資訊。  這讓我想到了一個小例子，Class就把它看作是一個模具，每一個空缺的不同圖案都是型別中的一個部分，或是方法，或是屬性，每當載入一個具體的型別的時候，往模具上一拍，就能夠去得到所有想要的資訊。

感覺這已經很白話文了，這個具體的過程在我看來就是這樣，假如有錯誤的地方，歡迎批評指正。

在這之後，我先說說如何去生成Class物件，然後再挑選幾個比較重要的方法談談理解。

如何生成Class物件

首先，老師給的方法是用到了Class類裡面的靜態方法forName（）。

Class c =Class.forName("String");
Object obj = c.newInstance();
return obj;

其次，第二種方法，通過Object類中的getClass()方法來得到Class物件。 
String s;
Class c = s.getClass();

第三種，就是直接用已經存在的類名去生成。 
Class c1 = String.class;
Class c2 = double [] .class;

Class類中的方法

     public static Class<?> forName(String className)

Returns the Class object associated with the class or interface with the given string name. Invoking this method is equivalent to:

Class.forName(className, true, currentLoader)
where currentLoader denotes the defining class loader of the current class.

For example：

Class t = Class.forName("java.lang.Thread")
A call to forName("X") causes the class named X to be initialized.

public T newInstance()

Creates a new instance of the class represented by this Class object.

Returns:
a newly allocated instance of the class represented by this object.

public ClassLoader getClassLoader()

Returns the class loader for the class. Some implementations may use null to represent the bootstrap class loader. 

Returns:
the class loader that loaded the class or interface represented by this object.

public String getName()

Returns the name of the entity (class, interface, array class, primitive type, or void) represented by this Class object, as a String.

public T cast(Object obj)

Casts an object to the class or interface represented by this Class object.

Returns:
the object after casting, or null if obj is null

三.小結與例項

最後寫了一個工廠模式的例項，也算是重新好好地梳理了一下反射機制，作為對反射機制的總結。

import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
public class TVFactory
{
	public static void main(String args[])
	{
         try
         {
         	TV tv;
         	TvFactory factory;
         	factory=(TvFactory)XMLUtil.getBean();
         	tv=factory.produceTV();
         	tv.play();
         }
         catch(Exception e)
         {
         	System.out.println(e.getMessage());
         }
	}
}
class HaierTV implements TV
{
	public void play()
	{
		System.out.println("海爾電視機播放中......");
	}
}
class HaierTVFactory implements TvFactory
{
    public TV produceTV()
    {
    	System.out.println("海爾電視機工廠生產海爾電視機。");
    	return new HaierTV();
    }
}
class HisenseTV implements TV
{
	public void play()
	{
		System.out.println("海信電視機播放中......");
	}	
}
class HisenseTVFactory implements TvFactory
{
    public TV produceTV()
    {
    	System.out.println("海信電視機工廠生產海信電視機。");
    	return new HisenseTV();
    }
}
interface TV
{
	public void play();
}
interface TvFactory
{
    public TV produceTV();
}
class XMLUtil
{
	public static Object getBean()
	{
		try
		{
			DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
			DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
			Document doc;							
			doc = builder.parse(new File("config.xml")); 

			NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            <span style="white-space:pre">		</span>Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
          <span style="white-space:pre">		</span>String cName=classNode.getNodeValue();
            

           <span style="white-space:pre">		</span>Class c=Class.forName(cName);
	  	   <span style="white-space:pre">	</span>Object obj=c.newInstance();
            <span style="white-space:pre">		</span>return obj;
           <span style="white-space:pre">	</span>}   
           	catch(Exception e)
           	{
           		e.printStackTrace();
           		return null;
           	}
	}
}

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