Java【反射机制】

反射机制的概述

反射指程序可以访问、检测和修改它本身状态获或行为的一种能力。反射使程序代码能装载得到JVM中类的内部信息，这些代码可以在运行时进行装载，在程序运行中动态扩展代码。
在程序运行过程中，对任意一个对象，都能知道这个对象所在类的所有属性和方法，都能调用它人一个方法和访问它任意一个属性，这种动态调用对象方法及动态获取信息的功能称为Java语言的反射机制。

反射机制的功能

在运行时判断任意一个++对象所属的类++。
在运行时构造任意一个++类的对象++。
在运行时判断任意一个++类所具有的成员变量和方法++。
在运行时调用任意一个++对象的方法++。
++生成动态代理++。

工作流程

1、获取目标类 Class 对象

每个类在 JVM 中都有一个与之相关的 Class 对象。可以通过以下方式获取 Class 对象：

①通过类字面量"类名.class"：

java 复制代码

Class c1 = String.class;

②通过对象实例：

java 复制代码

Object obj = new Object();  //创建类对象
Class c2 = obj.getClass();  //通过类的getClass()方法获取Class对象

或

java 复制代码

String str = "Hello";
Class c2 = str.getClass();

③通过静态方法 Class.forName() ：

java 复制代码

Class c3 = Class.forName("java.lang.String");
//Class.forName必须是类或接口的全称，包含类名/接口名和包名

2、获取成员信息 ：通过 Class 对象，可以获取类的字段、方法、构造函数等信息

3、操作成员：通过反射 API 可以读取和修改字段的值、调用方法以及创建对象。

示例：

java 复制代码

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取 Class 对象
        Class<?> clazz = Person.class;
        
        // 创建对象
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Object person = constructor.newInstance("John", 30);
        
        // 访问字段
        Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
        nameField.setAccessible(true);
        System.out.println("Name: " + nameField.get(person));
        
        // 修改字段
        nameField.set(person, "Doe");
        System.out.println("Updated Name: " + nameField.get(person));
        
        // 调用方法
        Method greetMethod = clazz.getMethod("greet", String.class);
        greetMethod.invoke(person, "World");
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void greet(String message) {
        System.out.println(name + " says: " + message);
    }
}

反射API简介

在JDK类库中，以下类实现了Java的反射机制，其中Class类位于java.lang包中，其余在java.lang.reflect包中。

Class类（核心类）

表示类的对象。提供了方法来获取类的字段、方法、构造函数等。

主要方法

getFields()：获取所有公共字段。
getDeclaredFields()：获取所有声明的字段，包括私有字段。
getMethods()：获取所有公共方法。
getDeclaredMethods()：获取所有声明的方法，包括私有方法。
getConstructors()：获取所有公共构造函数。
getDeclaredConstructors()：获取所有声明的构造函数，包括私有构造函数。
getSuperclass()：获取类的父类。
getInterfaces()：获取类实现的所有接口。

Field类

表示类的字段（属性）。提供了访问和修改字段的能力。

主要方法

get(Object obj)：获取指定对象的字段值。
set(Object obj, Object value)：设置指定对象的字段值。
getType()：获取字段的数据类型。
getModifiers()：获取字段的修饰符（如 public、private）。

Method类

表示类的方法。提供了调用方法的能力。

主要方法

invoke(Object obj, Object... args)：调用指定对象的方法。
getReturnType()：获取方法的返回类型。
getParameterTypes()：获取方法的参数类型。
getModifiers()：获取方法的修饰符（如 public、private）。

Constructor类

表示类的构造函数。提供了创建对象的能力。

主要方法

ewInstance(Object... initargs)：创建一个新实例，使用指定的构造函数参数。
getParameterTypes()：获取构造函数的参数类型。
getModifiers()：获取构造函数的修饰符（如 public、private）。

Array类

表示类的数组类型。提供动态创建和访问数组元素的各种静态方法。

主要方法

newInstance()：创建数组对象。
s``et()：给数组对象的特定元素赋值。
get()：读取数组的特定元素的值。

Proxy类

负责生成动态代理。

主要方法

getProxyClass()：创建动态代理类的静态方法。
newProxyInstance() ：创建动态代理类的示例的静态方法。

示例：

java 复制代码

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectionExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取 Class 对象
        Class<?> clazz = Car.class;

        // 创建 Car 对象
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Object car = constructor.newInstance("Toyota", 2020);

        // 访问和修改字段
        Field modelField = clazz.getDeclaredField("model");
        Field yearField = clazz.getDeclaredField("year");
        
        // 设置字段为可访问（如果字段是私有的）
        modelField.setAccessible(true);
        yearField.setAccessible(true);
        
        // 打印原始字段值
        System.out.println("Original Model: " + modelField.get(car));
        System.out.println("Original Year: " + yearField.get(car));
        
        // 修改字段值
        modelField.set(car, "Honda");
        yearField.set(car, 2024);
        
        // 打印修改后的字段值
        System.out.println("Updated Model: " + modelField.get(car));
        System.out.println("Updated Year: " + yearField.get(car));
        
        // 调用方法
        Method startMethod = clazz.getMethod("start");
        startMethod.invoke(car);
    }
}

class Car {
    private String model;
    private int year;

    public Car(String model, int year) {
        this.model = model;
        this.year = year;
    }

    public void start() {
        System.out.println("The " + model + " car of year " + year + " is starting.");
    }
}