Java反射篇

Java反射

对象在运行时会有两种类型，编译时类型和运行时类型，例如：String a = new Name()，编译时为String，运行时为Name。为了准确知道该对象的类型，可以通过instanceof()方法，但是在什么都不知道的情况下，只能通过反射获取该对象的信息。

获取Class对象

每个类被加载后就会有Class对象生成，通过该对象就可以访问JVM中的这个类了。这里介绍三种获取Class对象的方法：

• 使用Class类的forName(String clazzName)静态方法，参数为类的全限定类名。
• 调用class属性来获取Class对象，例如：Human.class。
• 调用类实例的getClass()方法。该方法在java.lang.Object已定义。

从Class对象中获取信息

Class类提供了大量实例方法来获取对应的类信息，一些如下：

• Constructor getConstructor(Class<?> Types)：返回对应类的带参的public构造器。
• Constructor<?>[ ] getDeclaredConstructors()：返回所有构造器，不受访问权限限制。
• Method getDeclaredMethod(String name,Class<?> …parameterTypes)：返回带指定形参的方法，访问权限无关。
• Field getField(String name)：返回对应类的指定名称的public成员变量。

以下用于访问注解：

• A getAnnotation(Class annotationClass)：用于获取指定类型的注解，不存在返回null

• A getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)

• Annotation[ ] getAnnotations()：返回对应类上所有注解。

• A[ ] getAnnoationByType(Class annotationClass)：获取修饰该类的、指定的多个注解，例如重复注解。

如下方法访问内部类：

Class<?>[] getDeclaredClasses()：返回类中的全部内部类。

访问外部类方法：

• Class<?> getDeclaringClass()：返回对应类所在的外部类。
• Class<?>[] getInterfaces()：返回对应类实现的全部接口。
• Class<? super T> getSuperclass()：返回对应类的父类的Class对象。

以下用于获取对应类的修饰符、所在包、类名：

• int getModifiers()：返回修饰符，返回的整数用Modifier工具类来解码。
• Package getPackage()：获取类的包名。
• String getName()：返回类名
• String getSimpleName()：返回类名简称。

还有方法判断类是否为一个接口或注解的，如：boolean isAnnotation()。上述大量方法都是分好的，很有规律。之所以有大量重复类名的方法，是因为在获取Method的时候，类重载了许多方法，想要获取指定的方法必须给出相应的形参列表：

clazz.getMethod("info",String.class);

而获取构造器时无需传入构造器名，只需要给出形参列表即可。

Java8新增的方法参数反射

Java8在java.lang.reflect包下新增一个Executable抽象基类，该对象代表可执行的类成员，同时该类派生了Constructor、Method两个子类。抽象基类提供了获取修饰方法或构造器注解信息的方法，通过getModifiers()方法获取该方法或构造器的修饰符。此外有两个方法来得到方法和形参名及个数：

• int getParameterCount()：获取构造器或方法的形参个数。
• Parameter[] getParameters()：获取该构造器或方法的所有形参。

同时在获取形参parameter之后，还提供几个方法获取形参的参数信息：

• getModifiers()：获取形参修饰符。
• String getName()：获取形参名
• Type getParameterizedType()：获取带泛型的形参。
• Class<?> getType()：获取形参类型
• boolean isNamePresent()：返回类的class文件中是否包含方法的形参名信息。
• boolean isVarArgs()：判断参数是否为个数可变的形参

使用反射生成并操作对象

Class对象可以获得类的方法(Method对象)，构造器(Constructor对象)，成员变量(Field对象)，这三个类都位于java.lang.reflect包下，并实现了java.lang.reflect.Member接口，程序可以提供Method调用方法，通过Constructor调用构造器创建实例，能提供Field对象访问并修改成员变量值。

创建对象

通过反射来生成对象有以下两种方式：

• 通过Class对象的newInstance()方法来创建实例，前提是要有默认构造器。
• 先获取Constructor对象，再调用它的newInstance()方法创建，特点是可以指定构造器创建。

Class<?> clazz = Class.forName(clazzName);
return clazz.newInstance();

第二种方法获取指定构造器可以通过getConstructor()方法来获取指定构造器。

调用方法

通过调用Class对象的getMethod()方法可以获取对应的Method对象，每个对象对应一个方法。Method对象有一个invoke()方法，签名如下：

//Object invoke(Object obj,args)
Method m = clazz.getMethod(Name,String.class);
m.invoke(o,config.getProperty(name));//执行名为Name的方法

当通过invoke方法调用对应方法时，需要有调用该方法的权限。若是private方法，可以先调用Method的setAccessible(boolean f)方法，f为true，则该Method使用时取消访问权限检查。

访问成员变量

通过Class对象的getField()可以获取该类的成员变量，Field对象提供了如下方法来读取或设置成员变量值：

• getXxx(Object obj)：获取obj对象的该成员变量的值。Xxx对应8种基本类型，引用类型则取消后面Xxx。
• setXxx(Object obj,Xxx val)：将obj对象的成员变量设置成val值，同理。

使用两个方法可以访问指定对象的所有成员变量，包括private修饰的成员变量。

操作数组

java.lang.reflect包下还提供一个Array类，Array对象可以代表数组，创建数组。

• static Object newInstance(Class<?> componentType,int length)：创建一个指定元素、长度的数组。

• static xxx getXxx(Object array,int index)：返回array数组中第index个元素。引用类型为get(Object array,int index)

• static void setXxx(Object array,int index,Xxx val)：将数组第index个元素的值设为val，如果数组元素为引用类型则方法变成set。

Object arr = Array.newInstance(String.class,10);//多维再添加数字
Array.set(arr,5,"某菜鸡");
Object o = Array.get(arr,5);

用反射生成JDK动态代理

在Java的java.lang.reflect包下提供一个proxy类和InvocationHandle接口，通过使用代理类和接口可以生成JDK动态代理类和对象。

使用proxy和InvocationHandle创建动态代理

Proxy提供了用于创建动态代理类和对象的静态方法，它是所有动态代理类的父类。如果在程序中为一个或多个接口动态生成实现类，就可以使用Proxy来创建动态代理类；如果需要为一个或多个接口动态创建实例，也可以使用Proxy来创建动态代理实例。

• static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,Class? >interface)：创建一个代理类对应的Class对象，该代理类将实现interfces所指定的多个接口。

• static Object newProxyInstance(ClassLoder loder,Class<>[] interfaces,InvocationHandler h)：创建一个动态代理对象，该对象实现了一些接口，执行代理对象的每个方法时都会被替换执行InvocationHandle对象的invoke方法。

采用第一个方法生成代理类的时候，如果需要通过代理类创建对象，依然需要传入一个InvocationHandler对象，即一个代理对象关联一个InvocationHandler对象。

interface person{
	void walk();
	void sayHello(String name);
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
	public Object invoke(Object proxy,Method m,Object[] args){
        System.out.println("方法"+m);
    }	
}

动态代理和AOP

由于JDK动态代理只能为接口创建动态代理，所以下面先提供一个Dog接口：

public interface Dog{
	void info();
	void run();
}
public class GDog implements Dog{
    public void info{
        System.out.println("狗");
    }
    public void run{
        System.out.println("疾跑");
    }
}

如果直接使用代理类为该接口创建动态代理对象，则动态代理对象的所有方法的执行效果将完全一样。下面提供一个DogUtil类。

public class DogUtil{
	//拦截器方法
	public void method1(){
		System.out.println("第一个通用方法");
	}
	public void method2(){
		System.out.println("通用方法");
	}
}

借助于Proxy和InvocationHandler就可以实现，当调用info方法和run方法时，系统将自动把两个通用方法插入info和run方法中执行。

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
	private Object target;
	public void setTarget(Object target){
		this.target = target;
	}
	public Object invoke(Object proxy,Method m,Object[] args) throws Exception{
		DogUtil d = new DogUtil();
		d.method1();
		Object result = method.invoke(target,args);
		d.method2();
		return result;
	}
}
public class MyProxyFactory{//为target生成动态代理对象
    public static Object getProxy(Object target) throws Exception{
        MyInvocationHandler h = new MyInvocationHandler();
        h.setTarget(target);
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getIInterfaces(),h);
    }//返回动态代理
}

上面动态代理工厂类提供一个getProxy()方法，该方法为target对象生成一个动态代理对象，这个对象与target实现了同样的接口。当调用动态代理对象的指定方法时，实际上将变为执行MyInvocationHandler对象的invoke方法。执行步骤为：

1. 创建DogUtil实例
2. 执行DogUtil实例的method1()方法
3. 使用反射以target作为调用者执行该方法
4. 执行DogUtil实例的method2()方法

当使用动态代理对象来代替target对象时，代理对象的方法既能插入通用方法，但GDog方法又没有像过去一样调用method1和method2方法。

public class Test{
	public static void main(String[] args){
		Dog target = new GDog();
		Dog dog = (Dog)MyProxyFactory.getProxy(target);
		dog.info();
		dog.run;
	}
}

dog为实际动态代理对象，实现了Dog接口，动态代理可以很容易实现解耦，这种动态代理在AOP中称为AOP代理，AOP代理包含了目标对象的全部方法。代理中的方法与目标对象的方法有差异：AOP代理包含的方法可以在执行目标方法之前、之后插入一些通用处理。

反射与泛型

String.class的类型实际上是Class<String>，如果类型未知，则使用Class<?>，反射中使用泛型可以避免生成的对象需要类型转换。前面介绍了Array类创建数组，其实并不常用，newInstance()返回一个数组，而不是Object对象，如果要当String[]数组使用则要强制类型转换。

public static Object newInstance(Class<?> componentType,int .... dimension)

如果改为：

public static <T> T[] newInstance(Class<T> componentType,int length)

则无需类型转换，但是得到参数可变的接收了。

使用反射获取泛型信息

得到成员变量对应的Field对象后就可以获得具体的数据类型了，首先应该获得所含的成员变量：

Class<?> a = f.getType();//获取成员变量的类型

如果成员变量是含有泛型类型，则使用如下方法获取：

Type t = f.getGenericType();

之后就可以将Type对象强制转换成ParametericedType对象(被参数化的类型)，它提供了两个方法：

• getRawType()：返回原始类型，没有泛型信息。
• getActualTypeArguments()：返回泛型参数的类型。

getType()方法只能获取普通类型的成员变量的数据类型，而带泛型的成员变量，应该使用getGenericType()方法。Type是java.lang.reflect包下的接口，代表所有类型的高级接口，Class是Type接口的实现类。Type包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型。