反射

Java · 發表 2018-09-21 15:49:57

摘要：反射應用的非常廣泛，平時幾乎是天天在用了，不信？平時用 IDE 工具時最愛的操作就是輸入一個類或者物件引用的時候通過 . ，就可以看到 IDE 工具這個類提供的方法和屬性了，這個功能就是利用了反射。比如 Struts2 和 Hibernate 這種框架就用的及其普遍，通常都是在 ....

反射應用的非常廣泛，平時幾乎是天天在用了，不信？平時用 IDE 工具時最愛的操作就是輸入一個類或者物件引用的時候通過 . ，就可以看到 IDE 工具這個類提供的方法和屬性了，這個功能就是利用了反射。

比如 Struts2 和 Hibernate 這種框架就用的及其普遍，通常都是在 .xml 這種配置檔案中新增框架所需要的配置資訊，框架執行時將配置檔案載入到記憶體中後，讀取相應資訊到物件中進行儲存，最後利用反射技術動態建立所需要的物件。 Java/java-reflection-1/" target="_blank" rel="nofollow,noindex">參考這篇反射文章

類的載入

此前在學習 JavaSE 部分的時候，講到物件的建立過程時，第一步做的就是將該類的位元組碼檔案 .class 載入到記憶體中。 JVM 在載入一個類的位元組碼到記憶體中時，同時還會給這個類建立一個 java.lang.Class 型別的反射物件。也就是說並不是只有通過 Class.forName() 、 類名.class 或者 Object.getClass() 這三種方式才會建立反射物件，其實類載入到記憶體的時候反射物件就已經在堆區存在了，只是只有通過這三種方式才能夠得到它的引用作為返回值返回而已。

到底該如何理解 java.lang.Class 這個型別呢？通常講類是一類物件的抽象，但是類同樣也是一種抽象的概念，類也有一些共同特徵，如果把它們抽象提取出來就可以用 java.lang.Class 類表示它們。看起來有點繞，這不就是所謂元資料的概念嗎？所謂元資料就是描述資料的資料，這個 Class 就是描述類的類唄。參考元資料介紹

抽象理解一下，之所以把對於類的抽象用 Class 這個名字來表示，其實也是遵從命名規範。每一個 .java 原始檔都被編譯成一個 .class 的位元組碼檔案，那起一個什麼樣的名字來抽象代表這一類的 .class 位元組碼檔案呢？那就直接命名一個 java.lang.Class 型別的類啊。也就是說 JVM 管理的記憶體區域中，每一個 .class 檔案都有一個被稱之為反射物件的物件和它一一對應。

打個比方，.class 位元組碼檔案就好像是一個脫光了衣服的 Java 類，反射物件就代表了這個 .class 檔案的控制代碼，通過這個反射物件可以看到它身體的每一部分，也就是能夠得到這個類的所有信息。

總結就是：物件的抽象是類，類的抽象就是 Class 。每一個位元組碼檔案都有一個唯一的反射物件和它對應，通過這個反射物件能夠得到這個位元組碼檔案的所有資訊。

_反射.png

建立反射物件的三種方法

一個類可以有無數個物件，如果記憶體裝得下的話。但是一個類只能有一個反射物件，因為一個類的位元組碼檔案也只會被載入一次，這可以通過 == 操作符對得到的對映物件進行驗證。

反射物件呼叫類的構造方法建立的物件是 Object 型別的，其實這也很正常啊，它也沒法事先指定資料型別啊。

反射物件的建立流程： 拿到類的全名 ，載入類對應的位元組碼檔案，如果有靜態程式碼塊就會先執行靜態程式碼塊的內容，接著立即建立一個 Class 型別的反射物件，也叫作對映物件。

通過反射技術建立物件，會額外消耗更多資源，所以只有在需要動態建立物件的時候才用。而且通過反射技術建立物件，會忽略許可權檢查，能夠通過反射物件直接使用私有屬性和方法，破壞了封裝性，還是不要隨便亂用的好。

第一種：Class.forName(String className)

第一種方式通過 java.lang.Class 類的靜態方法 forName(String className) 來載入類的位元組碼檔案並得到反射物件的引用。反射物件也是一個物件啊，它和普通的其他物件並沒有很大不同。

//第一種方式：通過載入類取得與該類對應的反射物件
Class c = Class.forName("java.util.Date");
Object obj = c.newInstance();

第二種：通過類的 class 屬性得到反射物件

這種方式的特殊之處在於，載入類的位元組碼檔案時，沒有進行任何初始化，連靜態程式碼塊內容都沒有執行，當然反射物件還是建立了的。

//第二種方式：通過類的class屬性取得與該類對應的反射物件
Class c2 = Employee.class;
Object o = c2.newInstance();

第三種：通過物件的 getClass() 方法

此方法很明顯，是直接返回堆區已經存在反射物件的引用。

java.util.Date date = new java.util.Date();
Class c = date.getClass();

方法反射

在程式編寫階段不知道要呼叫物件的哪個方法時，可以使用方法反射技術等到程式執行階段再來執行具體的方法。

比如 struts1 中的 DispatchAction 類就是專門設計來避免應用中新增過多的 Action 類的。原來是一個請求對應一個Action，這樣導致配置量很大，Action類過多。現在一個請求對應 DispatchAction 子類中的一個方法，只需要定義一個類來繼承 DispatchAction 類並提供和請求對應的方法即可。完成此功能，就是通過解析 url ，從中得到包含的方法名，最後通過方法反射技術來呼叫對應的方法實現的。

方法反射具體步驟

得到反射物件
通過反射物件呼叫 Class. getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 方法返回一個代表方法的 Method 類物件
- String 型別的形參 name 表示方法名
- 第二個形參 parameterTypes 是 Class 型別的可變引數，它接收該方法的引數列表的反射物件表示，比如 String.class，Integer.class 當形參過多時，可以將其儲存在一個數組上，然後以陣列的形式傳遞進來。可變引數本質上就是一個數組！
- 只有明確方法名和引數列表才能確定具體是哪個方法，所以這裡要傳遞這樣的引數進去。
通過 Method 類的 invoke(Object obj, Object... args) 方法來執行它代表的這個方法，返回的是此方法返回值的 Object 型別的表示。
- 第一個形參 obj 表示一個例項物件，也就是說通過方法反射技術呼叫的是這個例項物件的方法。必須要加上它，因為方法不能脫離物件而存在的。
- 第二個形參 args 是 Object 型別的可變引數，它表示被呼叫方法的實參。呼叫一個例項物件的方法肯定要給它傳參啊！
- 只有明確呼叫的是哪個例項物件的方法並給它傳參，才能成功呼叫該方法

疑問： invoke() 方法返回的是一個 Object 型別的一個物件，那如果需要呼叫的是一個會返回陣列或者集合的方法呢？

回答：當時腦子短路了嗎？Object 是任何資料的基類啊，難道它不能夠代表陣列或者集合嗎？只是需要自己手動的去轉型而已，所以反射通常都是和介面組合使用的。這也體現了 Java 所倡導的面向介面程式設計的思想！

總結一下，實現方法反射需要三要素，分別是：方法名、呼叫方法的這個例項物件以及呼叫方法引數的資訊。

下面以 java.util.Date 類的 hashCode() 方法為例來展示下，方法反射的編寫過程。 不需要給可變引數傳值時時，什麼都不傳就可以了。

public static void main(String[] args) throws Exception {
String className = "java.util.Date";
String methodName = "hashCode";
//得到反射物件
Class clazz = Class.forName(className);
//通過反射物件建立例項物件
Object obj = clazz.newInstance();
//通過反射物件得到代表方法的Method物件
Method method = clazz.getDeclaredMethod(methodName);
//通過Method物件呼叫invoke方法來執行指定的例項物件的方法
int hashCode = (Integer)method.invoke(obj);
System.out.println(hashCode);
//輸出2076132911
}

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