反射
Java 是第一大编程语言和开发平台。它有助于企业降低成本、缩短开发周期、推动创新以及改善应用服务。如今全球有数百万开发人员运行着超过 51 亿个 Java 虚拟机, Java 仍是企业和开发人员的首选开发平台。
课程内容的介绍
- 反射相关的概念
- 反射的基本操作
一、反射相关的概念
**1.**什么是反射
反射即反向探知,有点像考古学家根据发掘的物品来探知以前的事情。
Java 中的反射指的是程序在运行状态中
- 对于给定的一个类 (Class) 对象,可以获取到这个类 (Class) 对象的所有的属性和方法。
- 对于给定的一个对象 (new XXXClassName<? extends Object>), 都能够调用它的任意一个属性和方法。
这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法和属性的机制,就叫做 Java 的反射机制。
Java反射的优缺点:
优点: - 增加程序的灵活性,避免将固有的逻辑程序写死在代码里面。
- 代码简洁,可读性增强,可提高代码的复用率。
缺点: - 相较于直接调用在量大的情况下反射性能下降厉害。
- 内部暴露和安全隐患。
2.Class****的组成
一个 Class 实例包含的内容有哪些呢?
我们在程序运行的时候获取到 Class 类型,我们要根据 Class 类型来获取相关的内容。
二、Class的基本操作
1.怎么获取Class****对象
java
package com.bobo.reflection;
public class ReflectionDemo01 {
/**
* 获取Class对象的方式
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 获取Person对应的Class对象
Class<Person> class1 = Person.class;
System.out.println(class1);
Class class2 = Class.forName("com.bobo.reflection.Person");
System.out.println(class2);
// 还可以通过 Person对象中的getClass方法获取
Person p = new Person();
Class<? extends Person> class3 = p.getClass();
System.out.println(class3);
// 系统提供的一些类型获取 Class对象
Class<String> stringClass = String.class;
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<int[]> aClass = int[].class;
System.out.println(stringClass);
System.out.println(integerClass);
System.out.println(aClass);
Class<double[]> aClass1 = double[].class;
System.out.println(aClass1);
// 获取包装类对应的Class对象
Class<Integer> integerClass1 = Integer.class;
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
// 我要获取void 没有返回结果的 Class类型
Class<Void> type1 = Void.TYPE;
Class<Void> voidClass = Void.class;
System.out.println(integerClass1);
System.out.println(type);
System.out.println(type1);
System.out.println(voidClass);
}
}
输出结果:
java
class com.bobo.reflection.Person
class com.bobo.reflection.Person
class com.bobo.reflection.Person
class java.lang.String
int
class [I
class [D
class java.lang.Integer
int
void
class java.lang.Void
2.Class****对象中的常用方法
2.1 getName
获取当前类型的全类路径名称。
2.2 newInstance()
通过无参构造方法获取对应的实例对象,如果无参构造方法被覆盖的话,会抛出NoSuchMethodException: com.bobo.reflection.Student.() 异常。
2.3 getSuperclass()
获取当前类型的父类,如果没有显示的继承父类,那么返回的是 Object。
2.4 getInterfaces()
获取当前类型实现的所有的接口。
java
package com.bobo.reflection;
import java.util.Arrays;
public class ReflectionDemo02 {
/**
* 反射中的常用方法
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
// 获取一个Student的类对象
Class<Student> studentClass = Student.class;
// getName() 完整包名+类名
System.out.println(studentClass.getName());
// 通过类型获取一个Student对象 newInstance() 调用的是无参的构造方法
// 如果没有无参的构造方法那么会抛 NoSuchMethodException: com.bobo.reflection.Student.<init>() 异常
Student student = studentClass.newInstance();
System.out.println(student);
// 获取当前类对象的父类对象
Class<? super Student> superclass = studentClass.getSuperclass();
System.out.println(superclass);
System.out.println(superclass.getSuperclass());
// 获取当前类型实现的接口
Class<?>[] interfaces = studentClass.getInterfaces();
System.out.println(Arrays.toString(interfaces));
}
}
输出结果:
java
com.bobo.reflection.Student
static code ....
com.bobo.reflection.Student@6d311334
class com.bobo.reflection.Person
class java.lang.Object
[interface com.bobo.reflection.InterfaceDemo01, interface com.bobo.reflection.InterfaceDemo02]
2.5****获取属性
java
Field getField(String name)
//返回一个 Field对象,它反映此表示的类或接口的指定公共成员字段 类对象。
Field[] getFields()
//返回包含一个数组 Field对象反射由此表示的类或接口的所有可访问的公共字段 类对象。
Field getDeclaredField(String name)
//返回一个 Field对象,它反映此表示的类或接口的指定已声明字段 类对象。
Field[] getDeclaredFields()
//返回的数组 Field对象反映此表示的类或接口声明的所有字段 类对象。
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
public class ReflectionDemo03 {
/**
* 反射获取 属性的方法
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 获取相关的属性方法 Class中的每一个属性会被封装会一个Field对象
// getFields() 获取当前类型和父类中的所有的public权限的字段
Field[] fields = studentClass.getFields();
for(Field field:fields){
System.out.println(field.getName());
}
System.out.println("---------");
// getDeclaredFields() 表示的获取当前类中的所有的 属性,包括私有的
Field[] declaredFields = studentClass.getDeclaredFields();
for (Field field:declaredFields){
System.out.println(field.getName());
}
}
}
针对属性的操作: Field 的操作
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Field;
public class ReflectionDemo04 {
/**
* 反射获取 属性的方法
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 获取Student对象
Student student = studentClass.newInstance();
student.gender = "男";
// 通过类型获取gender属性
Field gender = studentClass.getDeclaredField("gender");
System.out.println(gender.getName());
// 获取对应的访问权限修饰符 1表示 public 2表示 private 4 表示 protected
System.out.println(gender.getModifiers());
// 获取或设置属性的信息
System.out.println(gender.get(student));
// 修改属性值
gender.set(student,"女");
System.out.println(gender.get(student));
// 操作私有属性
Field stuNum = studentClass.getDeclaredField("stuNum");
// 在反射中是不允许直接操作私有属性的,如果一定要操作必须放开权限
stuNum.setAccessible(true); // 允许对私有属性的操作
System.out.println(stuNum.get(student));
// 修改私有属性的信息
stuNum.set(student,10001);
System.out.println(stuNum.get(student));
// 养成好的习惯,操作属性完成后,把权限关闭
stuNum.setAccessible(false);
}
}
输出结果:
java
gender
s1
id
---------
stuNum
schoolName
className
gender
s1
2.6****获取方法
java
Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)
// 返回一个 方法对象,它反映此表示的类或接口的指定声明的方法 类对象。
Method[] getDeclaredMethods()
// 返回包含一个数组 方法对象反射的类或接口的所有声明的方法,通过此表示 类对象,包括公共,保护,默认(包)访问和私有方法,但不包括继承的方法。
Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)
//返回一个 方法对象,它反映此表示的类或接口的指定公共成员方法 类对象。
Method[] getMethods()
//返回包含一个数组 方法对象反射由此表示的类或接口的所有公共方法 类对象,包括那些由类或接口和那些从超类和超接口继承的声明。
案例代码
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectionDemo05 {
/**
* 反射 获取相关方法
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// 获取Student的类对象
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 获取相关的方法 getMethod获取当前类及父类中的所有的共有的方法
Method[] methods = studentClass.getMethods();
for (Method method :methods){
System.out.println(method.getName());
}
System.out.println("----");
// getDeclaredMethods 获取的是当前类中的所有的方法 包括 private
Method[] declaredMethods = studentClass.getDeclaredMethods();
for(Method method:declaredMethods){
System.out.println(method);
}
}
}
Method 的操作
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
import java.util.Arrays;
public class ReflectionDemo06 {
/**
* Method对象
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 获取特定的 方法 say
Method say = studentClass.getDeclaredMethod("say", String.class);
// 方法的调用 方法属性普通方法,那么我们要通过对象类调用
Student student = new Student();
// 第一个参数 要调用哪个对象的say方法 第二个参数 是一个参数列表 调用方法的实际参数
Object obj = say.invoke(student,"bobo");
System.out.println(obj);
// 私有方法的调用
Method eat = studentClass.getDeclaredMethod("eat");
// 调用私有的方法,我们需要放开权限
eat.setAccessible(true);
Object obj1 = eat.invoke(student);
System.out.println(obj1);
// 调用完成后记得收回权限
eat.setAccessible(false);
// 获取方法的返回值类型
System.out.println(say.getReturnType());
System.out.println(eat.getReturnType());
// 获取方法显示抛出的异常
Class<?>[] exceptionTypes = say.getExceptionTypes();
System.out.println(Arrays.toString(exceptionTypes));
// 获取方法声明的参数
Parameter[] parameters = say.getParameters();
for (Parameter parameter : parameters){
// Parameter封装的是 属性的对象
System.out.println(parameter.getName()+ " " +parameter.getModifiers() + " " + parameter.toString() );
}
}
}
2.7****获取构造方法
java
Constructor<T> getConstructor(类<?>... parameterTypes)
返回一个 Constructor对象,该对象反映 Constructor对象表示的类的指定的公共 类函数。
Constructor<?>[] getConstructors()
返回包含一个数组 Constructor对象反射由此表示的类的所有公共构造 类对象。
Constructor<T> getDeclaredConstructor(类<?>... parameterTypes)
返回一个 Constructor对象,该对象反映 Constructor对象表示的类或接口的指定 类函数。
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
返回一个反映 Constructor对象表示的类声明的所有 Constructor对象的数组 类 。
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;
public class ReflectionDemo07 {
/**
* 反射中的构造方法
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 获取对应的构造器 getConstructors 获取的是当前类中的所有的public构造器
Constructor<?>[] constructors = studentClass.getConstructors();
for(Constructor constructor:constructors){
System.out.println(constructor.getName() + " " + Arrays.toString(constructor.getParameters()));
}
System.out.println("-----------------");
// 获取当前类中的所有的 构造方法 包括private 修饰的
Constructor<?>[] declaredConstructors = studentClass.getDeclaredConstructors();
for(Constructor constructor:declaredConstructors) {
System.out.println(constructor.getName()+ " " + Arrays.toString(constructor.getParameters()));
}
}
}
Constructor 操作
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;
public class ReflectionDemo08 {
/**
* 反射 构造器的操作
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 一个构造器
Constructor<Student> c = studentClass.getDeclaredConstructor(Integer.class);
System.out.println(c.getName());
System.out.println(c.getModifiers());
System.out.println(c.getParameterCount());
// 操作private修饰的构造方法 我们同样需要放开权限
c.setAccessible(true);
// 通过构造器创建实例对象
Student s = c.newInstance(1009);
// 操作完成后同样需要关闭权限
c.setAccessible(false);
System.out.println(s);
// 获取构造方法显示抛出的异常
Class<?>[] exceptionTypes = c.getExceptionTypes();
System.out.println(Arrays.toString(exceptionTypes));
}
}
2.8****静态属性和静态方法操作
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;
public class ReflectionDemo09 {
/**
* 反射 静态属性和静态方法的调用
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<Student> studentClass = Student.class;
// 静态属性的操作
Field s1 = studentClass.getDeclaredField("s1");
System.out.println(s1.get("s1"));
s1.set(null,"hahaha");
System.out.println(s1.get("s1"));
// 静态方法的调用
Method fun1 = studentClass.getDeclaredMethod("fun1");
fun1.invoke(null);
}
}
三、单例的漏洞
我们之前介绍过单例的使用,保证一个类只有一个实例存在,但是我们将了反射后发现,私有的构造器也能够被获取到,进而可以创建出很多个实例对象,这显然和我们的期望不一致。那么针对这个漏洞,我们应该怎么办呢?
Bug 还原
单例代码
java
package com.bobo.reflection;
public class SingletonTest {
// 声明一个静态的 单例属性
private static SingletonTest instance;
// 私有化构造器
private SingletonTest(){
System.out.println("构造方法执行了....");
if(instance != null){
throw new RuntimeException("实例已经创建了,不允许再创建了....");
}
}
// 对外提供一个静态的共有的方法来获取单例对象
public static SingletonTest getInstance(){
if(instance == null){
synchronized (SingletonTest.class){
if(instance == null){
instance = new SingletonTest();
}
}
}
return instance;
}
}
测试代码
java
package com.bobo.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class ReflectionDemo11 {
/**
* 反射 静态代码块的执行
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
SingletonTest i1 = SingletonTest.getInstance();
System.out.println(i1);
SingletonTest i2 = SingletonTest.getInstance();
System.out.println(i2);
// 通过反射的方式来获取对象 获取私有的构造器
Constructor<SingletonTest> c = SingletonTest.class.getDeclaredConstructor();
c.setAccessible(true); //放开权限 破坏了单例的设计
SingletonTest i3 = c.newInstance();
SingletonTest i4 = c.newInstance();
c.setAccessible(false);
System.out.println(i3);
System.out.println(i4);
}
}
输出结果
java
com.bobo.reflection.SingletonTest@4554617c // 正常获取
com.bobo.reflection.SingletonTest@4554617c // 正常获取
com.bobo.reflection.SingletonTest@74a14482 // 反射获取
com.bobo.reflection.SingletonTest@1540e19d // 反射获取
我们发现造成这个 bug 的根本原因是 private 的构造方法多次执行了,那么我们就只需要在私有构造方法中添加逻辑即可。
如果要创建多个就会抛异常,从而不能成功。