Java Reflection
- 3 mins简介
反射 (Reflection) 是 Java 语言中的一种特性，能够让程序在运行时，获取 class 的相关信息（如内部定义的方法、字段、实现的接口等）、创建 class 实例、调用方法、修改属性等，且这些操作可以在事先（如编译期）不知道类信息的情况下实现
- 实例化任意 classes，如依赖注入框架在运行时，动态创建用户定义的类 (Bean)
- object 和其他数据格式的相互转换，如根据 getters 和 setters 方法，将 object 转换为 JSON。类库在转换时，并不知道类有哪些字段和方法，而是通过反射来获取相关信息
- 代理 class (proxy / wrapping class)
- 如某个资源需要 lazy loding，可以使用反射创建一个代理对象，仅当实际用到的时候才进行加载
- mock 库使用反射创建一个代理对象，完成类方法的 mocking
- 性能：反射需要动态解析 class，JVM 无法进行优化，运行速度相比非反射的要慢
- 暴露类的内部结构：反射可以访问 private 变量和方法，违背了抽象原则。若代码中使用反射来调用第三方库，当库版本更新，内部结构发生变化，程序可能会运行失败
- 因为可以动态修改属性值，无法保证 type safety，会导致运行时抛出异常
细节
java.lang.Class 是所有 Reflection API 的入口类
对于每个 object，JVM 都会实例化一个Class 实例，来提供运行时获取 object 属性、创建 objects 的能力
获取 Class 实例的几种方式
- Object.getClass()
"foo".getClass()
- The .class Syntax
String.class
- Class.forName() 需要完整的类名( fully-qualified name of a class )
Class.forName("java.lang.Runtime")
Class 相关方法
-
Class<? super T> getSuperclass();返回父类 -
Constructor<?>[] getConstructors()返回所有 public 构造方法，包括从父类继承的 -
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()返回当前类中定义的所有构造方法 -
Method[] getMethods()返回所有 public 方法，包括从父类继承的 -
Method[] getDeclaredMethods()返回当前类中定义的所有方法 -
Class<?>[] getInterfaces()Class 是类时，返回类实现的接口；Class 是接口时，返回继承的接口 -
Annotation[] getAnnotations()获取 Annotation -
TypeVariable<Class<T>>[] getTypeParameters()返回 generic type variables -
int getModifiers()获取修饰符 - …
Class 相关方法调用后的返回值类型在 java.lang.reflect 包中定义，如
-
java.lang.reflect.Constructor构造方法- 可调用
newInstance(Object ... initargs)来实例化对象 ，initargs为构造方法的参数
- 可调用
-
java.lang.reflect.Method方法- 可调用
invoke(Object obj, Object... args)来执行方法，即在obj上调用该方法，args为方法参数
- 可调用
-
java.lang.reflect.Field字段- 调用
get(Object obj)来获取 obj 对应字段的值 - 调用
set(Object obj, Object value)，来设置 obj 对应字段值
- 调用
-
java.lang.reflect.Modifier修饰符 - …
对于私有方法、属性等，在调用和修改时，需要先调用 setAccessible(true) 来关闭 access checks，否则会失败
示例
import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class ReflectionTest {
@Test
public void testGetConstructs() {
// 获取所有 public 构造方法
Constructor[] constructors = HashMap.class.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
/**
* 输出
* public java.util.HashMap(int)
* public java.util.HashMap()
* public java.util.HashMap(java.util.Map)
* public java.util.HashMap(int,float)
*/
}
@Test
public void testNewInstance() throws Exception {
// 使用 public java.util.HashMap(int) 构造方法来创建实例
Constructor<HashMap> constructor = HashMap.class.getConstructor(new Class[]{int.class});
Map map = constructor.newInstance(new Object[]{10});
System.out.println(map.size());
}
@Test
public void testGetDeclaredMethods() {
// 获取当前类定义的所有方法
Method[] methods = HashMap.class.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}
/**
* public java.lang.Object java.util.HashMap.remove(java.lang.Object)
* public boolean java.util.HashMap.remove(java.lang.Object,java.lang.Object)
* ...
* void java.util.HashMap.afterNodeRemoval(java.util.HashMap$Node)
* void java.util.HashMap.internalWriteEntries(java.io.ObjectOutputStream) throws java.io.IOException
*/
}
@Test
public void testInvokeMethod() throws Exception {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
String key = "key";
map.put(key, "any");
Method method = HashMap.class.getMethod("get", Object.class);
String value = (String) method.invoke(map, new Object[]{key});
System.out.println(value);
}
@Test
public void testInvokePrivateMethod() throws Exception {
Constructor<Runtime> constructor = Runtime.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
Runtime runtime = constructor.newInstance();
System.out.println(runtime);
}
}
参考
