【Java】深度解析Java的反射机制

反射（Reflection）

• • [一、 反射的基本概念](#一、 反射的基本概念)
  • [二、 获取类的信息](#二、 获取类的信息)
  • [三、 获取类的成员](#三、 获取类的成员)
  • [四、 动态创建对象](#四、 动态创建对象)
  • [五、 动态调用方法](#五、 动态调用方法)
  • [六、 动态访问和修改字段](#六、 动态访问和修改字段)
• 总结

一、 反射的基本概念

反射是一种运行时机制，允许程序在运行时检查和操作类、方法、字段等。通过反射，你可以：

• 获取类的详细信息（类名、修饰符、父类、接口等）。
• 获取类的方法、构造函数、字段等。
• 动态调用方法或构造函数。
• 动态访问和修改字段的值。

二、 获取类的信息

获取 Class 对象

有多种方法可以获取一个类的 Class 对象：

1. Class.forName(String className): 通过类的完全限定名获取 Class 对象。

2. ClassName.class: 通过类的字面常量获取 Class 对象。

3. object.getClass(): 通过对象实例获取 Class 对象。

// 获取 Class 对象的三种方式
Class<?> clazz1 = Class.forName("java.util.ArrayList");

Class<?> clazz2 = ArrayList.class;
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

 Class<?> clazz3 = list.getClass(); 

三、 获取类的成员

• getDeclaredFields()： 获取类的所有字段（包括私有字段）。

• getDeclaredMethods()： 获取类的所有方法（包括私有方法）。

• getDeclaredConstructors()： 获取类的所有构造函数。

• getField(String name)： 获取类的指定字段（不包括私有字段）。

• getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)： 获取类的指定方法（不包括私有方法）。

• getConstructor(Class<?>... parameterTypes)： 获取类的指定构造函数。

Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
 
// 获取所有声明的字段
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
    System.out.println("字段: " + field.getName());
}
 
// 获取所有声明的方法
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
    System.out.println("方法: " + method.getName());
}
 
// 获取所有声明的构造函数
Constructor<?>[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> constructor : constructors) {
    System.out.println("构造函数: " + constructor.getName());
}

四、 动态创建对象

newInstance()： 使用无参构造函数创建对象。

Constructor.newInstance(Object... initargs)： 使用指定构造函数创建对象。

Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
 
// 使用无参构造函数创建对象
Object obj1 = clazz.newInstance();
 
// 使用带参数的构造函数创建对象
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(Collection.class);
Collection<String> collection = Arrays.asList("A", "B", "C");
Object obj2 = constructor.newInstance(collection);
 
System.out.println(obj1);
System.out.println(obj2);

五、 动态调用方法

Method.invoke(Object obj, Object... args)： 调用指定对象的该方法。

Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
Method method = clazz.getMethod("add", Object.class);
 
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
method.invoke(list, "Hello");
System.out.println(list); // 输出: [Hello]

六、 动态访问和修改字段

Field.get(Object obj)： 获取指定对象中此字段的值。

Field.set(Object obj, Object value)： 设置指定对象中此字段的值。

 
class MyClass {
    private String field = "Initial Value";
}
 
Class<?> clazz = Class.forName("MyClass");
Field field = clazz.getDeclaredField("field");
field.setAccessible(true); // 如果字段是私有的，需要设置可访问
 
MyClass obj = new MyClass();
System.out.println("原始字段值: " + field.get(obj)); // 获取字段值
 
field.set(obj, "New Value"); // 设置字段值
System.out.println("修改后的字段值: " + field.get(obj)); // 获取字段值

结合注解与反射

注解与反射的结合非常常见，尤其在框架中，例如 Spring 和 Hibernate。通过反射机制，你可以在运行时读取注解信息，并根据这些信息执行特定的操作。

示例：简单的依赖注入

以下示例展示了如何通过注解和反射实现简单的依赖注入：

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.*;
 
// 定义注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
@interface Inject {
}
 
// 服务类
class Service {
    public void serve() {
        System.out.println("Service is serving");
    }
}
 
// 客户端类
class Client {
    @Inject
    private Service service;
 
    public void doSomething() {
        service.serve();
    }
}
 
// 注入依赖的工具类
public class DependencyInjector {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Client client = new Client();
        injectDependencies(client);
        client.doSomething();
    }
 
    public static void injectDependencies(Object obj) throws Exception {
        Class<?> clazz = obj.getClass();
        for (Field field : clazz.getDeclaredFields()) {	// 遍历client的所有字段(变量).
            if (field.isAnnotationPresent(Inject.class)) {	// 获取带有Inject注解的变量, 把它注入到 Client 中
                field.setAccessible(true);
                Object dependency = field.getType().getConstructor().newInstance();
                field.set(obj, dependency);	// 通过field的set方法将service实例注入到client中
            }
        }
    }
}

在这个示例中：

@Inject 注解用于标注需要注入的字段。

DependencyInjector 类通过反射获取 Client 类中带有 @Inject 注解的字段，并动态实例化 Service 类的对象，注入到 Client 类的实例中。

Client 类调用 doSomething 方法时，Service 类的实例已经被注入并可以使用。

总结

反射是 Java 中非常强大和灵活的机制，通过它们可以实现许多高级功能，例如依赖注入、AOP、动态代理等。在实际开发中，理解和熟练运用这些技术，可以帮助你编写出更加灵活、可扩展的代码。

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