注意，这篇文章因为内容太多，所以篇幅非常长。中途受不了的同学可以回到目录跳转到感兴趣的小节进行学习。
- 当 Class 代表一个引用时
- 当 Class 代表一个基本数据类型比如 intclass 的时候
- 当 Class 代表的是基础数据类型的数组时 比如 int 这样的 3 维数组时
- simplename 的不同
- Method 获取方法名
- Method 获取方法参数
- Method 获取返回值类型
- Method 获取修饰符
- Method 获取异常类型
- Method 方法的执行
向一个门外汉介绍反射
反射是什么？
官方文档上有这么一段介绍：
Reflection is commonly used by programs which require the ability to examine or modify the runtime behavior of applications running in the Java virtual machine. This is a relatively advanced feature and should be used only by developers who have a strong grasp of the fundamentals of the language. With that caveat in mind, reflection is a powerful technique and can enable applications to perform operations which would otherwise be impossible.
我来翻译一下：反射技术通常被用来检测和改变应用程序在 Java 虚拟机中的行为表现。它是一个相对而言比较高级的技术，通常它应用的前提是开发者本身对于 Java 语言特性有很强的理解的基础上。值得说明的是，反射是一种强有力的技术特性，因此可以使得应用程序突破一些藩篱，执行一些常规手段无法企及的目的。
把程序代码比作一辆车，因为 Java 是面向对象的语言，所以这样很容易理解，正常流程中，车子有自己的颜色、车型号、品牌这些属性，也有正常行驶、倒车、停泊这些功能操作。
正常情况下，我们需要为车子配备一个司机，然后按照行为准则规范行驶。
那么反射是什么呢？反射是非常规手段，正常行驶的时候，车子需要司机的驾驶，但是，反射却不需要，因为它就是车子的——自动驾驶。
自动驾驶需要遵守基础规则，同样反射也需要，下面的文章就是介绍反射技术应该遵守的规格与限制。
反射入口
我们试想一下，如果自动驾驶要运用到一辆汽车之上，研发人员首先要拿到的是什么？
肯定是汽车的规格说明书。
同样，反射如果要作用于一段 Java 代码上，那么它也需要拿到一本规格说明书，那么对于反射而言，这本规格说明书是什么呢？说到底，就是为了引出Class。
Class
因为 Java 是面向对象的语言，基本上是以类为基础构造了整个程序系统，反射中要求提供的规格说明书其实就是一个类的规格说明书，它就是 Class。
注意的是 Class 是首字母大写，不同于 class 小写，class 是定义类的关键字，而 Class 的本质也是一个类，因为在 Java 中一切都是对象。
public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
GenericDeclaration,
Type,
AnnotatedElement {}
Class 就是一个对象，它用来代表运行在 Java 虚拟机中的类和接口。
把 Java 虚拟机类似于高速公路，那么 Class 就是用来描述公路上飞驰的汽车，也就是我前面提到的规格说明书。
Class 的获取
反射的入口是 Class，但是反射中 Class 是没有公开的构造方法的，所以就没有办法像创建一个类一样通过 new 关键字来获取一个 Class 对象。
不过，不用担心，Java 反射中 Class 的获取可以通过下面 3 种方式。
1. 通过 Object.getClass()
对于一个对象而言，如果这个对象可以访问，那么调用 getClass() 方法就可以获取到了它的相应的 Class 对象。
public class Car {}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
Class clazz = car.getClass();
}
}
值得注意的是，这种方法不适合基本类型如 int、float 等等。
2. 通过 .class 标识
上面的例子中，Car 是一个类，car 是它的对象，通过 car.getClass() 就获取到了 Car 这个类的 Class 对象，也就是说通过一个类的实例的 getClass() 方法就能获取到它的 Class。如果不想创建这个类的实例的话，就需要通过`.class 这个标识。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Class clazz = Car.class;
Class cls1 = int.class;
Class cls2 = String.class;
}
}
3. 通过 Class.forName() 方法
有时候，我们没有办法创建一个类的实例，甚至没有办法用 Car.class 这样的方式去获取一个类的 Class 对象。
这在 Android 开发领域很常见，因为某种目的，Android 工程师把一些类加上了 @hide 注解，所示这些类就没有出现在 SDK 当中，那么，我们要获取这个并不存在于当前开发环境中的类的 Class 对象时就没有辙了吗？答案是否定的，Java 给我们提供了 Class.forName() 这个方法。
只要给这个方法中传入一个类的全限定名称就好了，那么它就会到 Java 虚拟机中去寻找这个类有没有被加载。
try {
Class clz = Class.forName("com.frank.test.Car");
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
“com.frank.test.Car” 就是 Car 这个类的全限定名称，它包括包名+类名。
如果找不到时，它会抛出 ClassNotFoundException 这个异常，这个很好理解，因为如果查找的类没有在 JVM 中加载的话，自然要告诉开发者。
所以，上面 3 节讲述了如何拿到一个类的 Class 对象。
Class 内容清单
仅仅拿到 Class 对象还不够，我们感兴趣的是它的内容。
在正常的代码编写中，我们如果要编写一个类，一般会定义它的属性和方法，如：
public class Car {
private String mBand;
private Color mColor;
public enum Color {
RED,
WHITE,
BLACK,
BLUE,
YELLOR
}
public Car() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Car(String mBand) {
this.mBand = mBand;
}
public void drive() {
System.out.println("di di di,开车了！");
}
public String toString() {
return "Car [mBand=" + mBand + ", mColor=" + mColor + "]";
}
}
- 现在我们来一一分解它。
Class 的名字
Class 对象也有名字，涉及到的 API 有：
Class.getName();
Class.getSimpleName();
Class.getCanonicalName();
- 说说它们的区别。
因为 Class 是一个入口，它代表引用、基本数据类型甚至是数组对象，所以获取它们的方式又有一点不同。
先从 getName() 说起。
当 Class 代表一个引用时
getName() 方法返回的是一个二进制形式的字符串，比如“com.frank.test.Car”。
当 Class 代表一个基本数据类型，比如 int.class 的时候
getName() 方法返回的是它们的关键字，比如 int.class 的名字是 int。
当 Class 代表的是基础数据类型的数组时 比如 int[][][] 这样的 3 维数组时
getName() 返回 [[[I 这样的字符串。
为什么会这样呢？这是因为，Java 本身对于这一块制定了相应规则，在元素的类型前面添加相应数量的 [ 符号，用 [ 的个数来提示数组的维度，并且值得注意的是，对于基本类型或者是类，都有相应的编码，所谓的编码大多数是用一个大写字母来指示某种类型，规则如下：
需要注意的是类或者是接口的类型编码是 L类名; 的形式,后面有一个分号。
比如 String[].getClass().getName() 结果是 [Ljava.lang.String;。
我们来测试一下代码：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
Class clz = Class.forName("com.frank.test.Car");
Class clz1 = float.class;
Class clz2 = Void.class;
Class clz3 = new int[]{}.getClass();
Class clz4 = new Car[]{}.getClass();
System.out.println(clz.getName());
System.out.println(clz1.getName());
System.out.println(clz2.getName());
System.out.println(clz3.getName());
System.out.println(clz4.getName());
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
上面代码的打印结果如下：
com.frank.test.Car
float
java.lang.Void
[I
[Lcom.frank.test.Car;
刚刚介绍的都是 getName() 的情况，那么 getSimpleName() 和 getCaninolName() 呢？
getSimpleName() 自然是要去获取 simplename 的，那么对于一个 Class 而言什么是 SimpleName 呢？我们先要从嵌套类说起
public class Outter {
static class Inner {}
}
Outter 这个类中有一个静态的内部类。
Class clz = Outter.Inner.class;
System.out.println(" Inner Class name:"+clz.getName());
System.out.println(" Inner Class simple name:"+clz.getSimpleName());
我们分别打印 Inner 这个类的 Class 对象的 name 和 simplename。
Inner Class name:com.frank.test.Outter$Inner
Inner Class simple name:Inner
可以看到，因为是内部类，所以通过 getName() 方法获取到的是二进制形式的全限定类名，并且类名前面还有个 $ 符号。
getSimpleName() 则直接返回了 Inner，去掉了包名限定。
打个比方，我的全名叫做 Frank Zhao，而我的 simplename 就叫做 frank，simplename 之于 name 也是如此。
simplename 的不同
需要注意的是，当获取一个数组的 Class 中的 simplename 时，不同于 getName() 方法，simplename 不是在前面加 [，而是在后面添加对应数量的 [] 。
Class clz = new Outter.Inner[][][]{}.getClass();
System.out.println(" Inner Class name:"+clz.getName());
System.out.println(" Inner Class simple name:"+clz.getSimpleName());
上面代码打印结果是：
Inner Class name:[[[Lcom.frank.test.Outter$Inner;
Inner Class simple name:Inner[][][]
还需要注意的是，对于匿名内部类，getSimpleName() 返回的是一个空的字符串。
Runnable run = new Runnable() {
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
};
System.out.println(" Inner Class name:"+run.getClass().getName());
System.out.println(" Inner Class simple name:"+run.getClass().getSimpleName());
打印结果是：
anonymous Class name:com.frank.test.Test$1
anonymous Class simple name:
最后再来看 getCanonicalName()。
Canonical 是官方、标准的意思，那么 getCanonicalName() 自然就是返回一个 Class 对象的官方名字，这个官方名字 canonicalName 是 Java 语言规范制定的，如果 Class 对象没有 canonicalName 的话就返回 null。
getCanonicalName() 是 getName() 和 getSimpleName() 的结合。
- getCanonicalName() 返回的也是全限定类名，但是对于内部类，不用 $ 开头，而用 . 。
- getCanonicalName() 对于数组类型的 Class，同 simplename 一样直接在后面添加 [] 。
- getCanonicalName() 不同于 simplename 的地方是，不存在 canonicalName 的时候返回 null 而不是空字符串。
- 局部类和匿名内部类不存在 canonicalName。
Class clz = new Outter.Inner[][][]{}.getClass();
System.out.println(" Inner Class name:"+clz.getName());
System.out.println(" Inner Class simple name:"+clz.getSimpleName());
System.out.println(" Inner Class canonical name:"+clz.getCanonicalName());
//run 是匿名类
Runnable run = new Runnable() {
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
};
System.out.println(" anonymous Class name:"+run.getClass().getName());
System.out.println(" anonymous Class simple name:"+run.getClass().getSimpleName());
System.out.println(" anonymous Class canonical name:"+run.getClass().getCanonicalName());
// local 是局部类
class local{};
System.out.println("Local a name:"+local.class.getName());
System.out.println("Local a simplename:"+local.class.getSimpleName());
System.out.println("Local a canonicalname:"+local.class.getCanonicalName());
打印结果如下：
Inner Class name:[[[Lcom.frank.test.Outter$Inner;
Inner Class simple name:Inner[][][]
Inner Class canonical name:com.frank.test.Outter.Inner[][][]
anonymous Class name:com.frank.test.Test$1
anonymous Class simple name:
anonymous Class canonical name:null
Local a name:com.frank.test.Test$1local
Local a simplename:local
Local a canonicalname:null
Class 去获取相应名字的知识内容就讲完了，仔细想一下，小小的一个细节，其实蛮有学问的。
Class 获取修饰符
通常，Java 开发中定义一个类，往往是要通过许多修饰符来配合使用的。它们大致分为 4 类。
- 用来限制作用域，如 public、protected、priviate。
- 用来提示子类复写，abstract。
- 用来标记为静态类 static。
- 注解。
Java 反射提供了 API 去获取这些修饰符。
package com.frank.test;
public abstract class TestModifier {
}
我们定义了一个类，名字为 TestModifier，被 public 和 abstract 修饰，现在我们要提取这些修饰符。我们只需要调用 Class.getModifiers() 方法就是了，它返回的是一个 int 数值。
System.out.println("modifiers value:"+TestModifier.class.getModifiers());
System.out.println("modifiers :"+Modifier.toString(TestModifier.class.getModifiers()));
打印结果是：
modifiers value:1025
modifiers :public abstract
大家肯定会有疑问，为什么会返回一个整型数值呢？
这是因为一个类定义的时候可能会被多个修饰符修饰，为了一并获取，所以 Java 工程师考虑到了位运算，用一个 int 数值来记录所有的修饰符，然后不同的位对应不同的修饰符，这些修饰符对应的位都定义在 Modifier 这个类当中。
public class Modifier {
public static final int PUBLIC = 0x00000001;
public static final int PRIVATE = 0x00000002;
public static final int PROTECTED = 0x00000004;
public static final int STATIC = 0x00000008;
public static final int FINAL = 0x00000010;
public static final int SYNCHRONIZED = 0x00000020;
public static final int VOLATILE = 0x00000040;
public static final int TRANSIENT = 0x00000080;
public static final int NATIVE = 0x00000100;
public static final int INTERFACE = 0x00000200;
public static final int ABSTRACT = 0x00000400;
public static final int STRICT = 0x00000800;
public static String toString(int mod) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int len;
if ((mod & PUBLIC) != 0) sb.append("public ");
if ((mod & PROTECTED) != 0) sb.append("protected ");
if ((mod & PRIVATE) != 0) sb.append("private ");
/* Canonical order */
if ((mod & ABSTRACT) != 0) sb.append("abstract ");
if ((mod & STATIC) != 0) sb.append("static ");
if ((mod & FINAL) != 0) sb.append("final ");
if ((mod & TRANSIENT) != 0) sb.append("transient ");
if ((mod & VOLATILE) != 0) sb.append("volatile ");
if ((mod & SYNCHRONIZED) != 0) sb.append("synchronized ");
if ((mod & NATIVE) != 0) sb.append("native ");
if ((mod & STRICT) != 0) sb.append("strictfp ");
if ((mod & INTERFACE) != 0) sb.append("interface ");
if ((len = sb.length()) > 0) /* trim trailing space */
return sb.toString().substring(0, len-1);
return "";
}
}
调用 Modifier.toString() 方法就可以打印出一个类的所有修饰符。
当然，Modifier 还提供了一系列的静态工具方法用来对修饰符进行操作。
public static boolean isPublic(int mod) {
return (mod & PUBLIC) != 0;
}
public static boolean isPrivate(int mod) {
return (mod & PRIVATE) != 0;
}
public static boolean isProtected(int mod) {
return (mod & PROTECTED) != 0;
}
public static boolean isStatic(int mod) {
return (mod & STATIC) != 0;
}
public static boolean isFinal(int mod) {
return (mod & FINAL) != 0;
}
public static boolean isSynchronized(int mod) {
return (mod & SYNCHRONIZED) != 0;
}
public static boolean isVolatile(int mod) {
return (mod & VOLATILE) != 0;
}
public static boolean isTransient(int mod) {
return (mod & TRANSIENT) != 0;
}
public static boolean isNative(int mod) {
return (mod & NATIVE) != 0;
}
public static boolean isInterface(int mod) {
return (mod & INTERFACE) != 0;
}
public static boolean isAbstract(int mod) {
return (mod & ABSTRACT) != 0;
}
public static boolean isStrict(int mod) {
return (mod & STRICT) != 0;
}
这些代码的作用，一看就懂，所以不再多说。
获取 Class 的成员
一个类的成员包括属性（有人翻译为字段或者域）、方法。对应到 Class 中就是 Field、Method、Constructor。
获取 Filed
获取指定名字的属性有 2 个 API
public Field getDeclaredField(String name)
throws NoSuchFieldException,
SecurityException;
public Field getField(String name)
throws NoSuchFieldException,
SecurityException
两者的区别就是 getDeclaredField() 是根据名字获取自身的属性。 getField() 方法获取的是public属性，并且 getField() 在当前 Class 获取不到时会向祖先类获取。
获取 ''所有'' 的属性同样有2个方法可供使用：
//获取所有的属性，但不包括从父类继承下来的属性
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException {}
//获取自身的所有的 public 属性，包括从父类继承下来的。
public Field[] getFields() throws SecurityException {
可以用一个例子，给大家加深一下理解。
public class Farther {
public int a;
private int b;
}
public class Son extends Farther {
int c;
private String d;
protected float e;
}
package com.frank.test;
import java.lang.reflect.Field;
public class FieldTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Class cls = Son.class;
try {
Field field = cls.getDeclaredField("b");
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println("getDeclaredField "+e.getMessage());
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println("getDeclaredField "+e.getMessage());
}
try {
Field field = cls.getField("b");
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println("getField "+e.getMessage());
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println("getField "+e.getMessage());
}
Field[] filed1 = cls.getDeclaredFields();
for ( Field f : filed1 ) {
System.out.println("Declared Field :"+f.getName());
}
Field[] filed2 = cls.getFields();
for ( Field f : filed2 ) {
System.out.println("Field :"+f.getName());
}
}
}
代码打印结果：
java.lang.NoSuchFieldException: b
at java.lang.Class.getDeclaredField(Unknown Source)
at com.frank.test.FieldTest.main(FieldTest.java:13)
java.lang.NoSuchFieldException: bgetDeclaredField b
at java.lang.Class.getField(Unknown Source)
at com.frank.test.FieldTest.main(FieldTest.java:26)
getField b
Declared Field :c
Declared Field :d
Declared Field :e
Field :a
大家细细体会一下，不过需要注意的是 getDeclaredFileds() 方法可以获取 private、protected、public 和 default 属性，但是它获取不到从父类继承下来的属性。
获取 Method
类或者接口中的方法对应到 Class 就是 Method。
相应的 API 如下：
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
public Method[] getMethods(String name, Class<?>... parameterTypes)
因为跟 Field 类似，所以不做过多的讲解。parameterTypes 是方法对应的参数。
获取 Constructor
Java 反射把构造器从方法中单独拎出来了，用 Constructor 表示。
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException
public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException
仍然以前面的 Father 和 Son 两个类为例。
public class Farther {
public int a;
private int b;
public Farther() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
}
public class Son extends Farther {
int c;
private String d;
protected float e;
private Son() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Son(int c, String d) {
super();
this.c = c;
this.d = d;
}
}
public class ConstructorTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Class clz = Son.class;
Constructor[] constructors = clz.getConstructors();
for ( Constructor c : constructors ) {
System.out.println("getConstructor:"+c.toString());
}
constructors = clz.getDeclaredConstructors();
for ( Constructor c : constructors ) {
System.out.println("getDeclaredConstructors:"+c.toString());
}
}
}
测试程序代码的打印结果如下：
getConstructor:public com.frank.test.Son(int,java.lang.String)
getDeclaredConstructors:private com.frank.test.Son()
getDeclaredConstructors:public com.frank.test.Son(int,java.lang.String)
因为，Constructor 不能从父类继承，所以就没有办法通过 getConstructor() 获取到父类的 Constructor。
我们获取到了 Field、Method、Constructor,但这一是终点，相反，这正是反射机制中开始的地方，我们运用反射的目的就是为了获取和操控 Class 对象中的这些成员。
Field 的操控
我们在一个类中定义字段时，通常是这样。
public class Son extends Farther {
int c;
private String d;
protected float e;
Car car;
}
像 c、d、e、car 这些变量都是属性，在反射机制中映射到 Class 对象中都是 Field，很显然，它们也有对应的类别。
它们要么是 8 种基础类型 int、long、float、double、boolean、char、byte 和 short。或者是引用，所有的引用都是 Object 的后代。
Field 类型的获取
获取 Field 的类型，通过 2 个方法：
public Type getGenericType() {}
public Class<?> getType() {}
注意，两者返回的类型不一样，getGenericType() 方法能够获取到泛型类型。大家可以看下面的代码进行理解：
public class Son extends Farther {
int c;
private String d;
protected float e;
public List<Car> cars;
public HashMap<Integer,String> map;
private Son() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Son(int c, String d) {
super();
this.c = c;
this.d = d;
}
}
public class FieldTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Class cls = Son.class;
Field[] filed2 = cls.getFields();
for ( Field f : filed2 ) {
System.out.println("Field :"+f.getName());
System.out.println("Field type:"+f.getType());
System.out.println("Field generic type:"+f.getGenericType());
System.out.println("-------------------");
}
}
}
打印结果：
Field :cars
Field type:interface java.util.List
Field generic type:java.util.List<com.frank.test.Car>
-------------------
Field :map
Field type:class java.util.HashMap
Field generic type:java.util.HashMap<java.lang.Integer, java.lang.String>
-------------------
Field :a
Field type:int
Field generic type:int
-------------------
可以看到 getGenericType() 确实把泛型都打印出来了，它比 getType() 返回的内容更详细。
Field 修饰符的获取
同 Class 一样，Field 也有很多修饰符。通过 getModifiers() 方法就可以轻松获取。
public int getModifiers() {}
这个与前面 Class 获取修饰符一致。
Field 内容的读取与赋值
这个应该是反射机制中对于 Field 最主要的目的了。
Field 这个类定义了一系列的 get 方法来获取不同类型的值。
public Object get(Object obj);
public int getInt(Object obj);
public long getLong(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public float getFloat(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public short getShort(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public double getDouble(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public char getChar(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public byte getByte(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public boolean getBoolean(Object obj)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException
Field 又定义了一系列的 set 方法用来对其自身进行赋值。
public void set(Object obj, Object value);
public void getInt(Object obj,int value);
public void getLong(Object obj,long value)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getFloat(Object obj,float value)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getShort(Object obj,short value)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getDouble(Object obj,double value)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getChar(Object obj,char value)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getByte(Object obj,byte b)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException;
public void getBoolean(Object obj,boolean b)
throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException
可能有同学会对方法中出现的 Object 参数有疑问，它其实是类的实例引用，这里涉及一个细节。
Class 本身不对成员进行储存，它只提供检索，所以需要用 Field、Method、Constructor 对象来承载这些成员，所以，针对成员的操作时，一般需要为成员指定类的实例引用。如果难于理解的话，可以这样理解，班级这个概念是一个类，一个班级有几十名学生，现在有A、B、C 3 个班级，将所有班级的学生抽出来集合到一个场地来考试，但是学生在试卷上写上自己名字的时候，还要指定自己的班级，这里涉及到的 Object 其实就是类似的作用，表示这个成员是具体属于哪个 Object。这个是为了精确定位。
下面用代码来说明：
A testa = new A();
testa.a = 10;
System.out.println("testa.a = "+testa.a);
Class c = A.class;
try {
Field fielda = c.getField("a");
int ra = fielda.getInt(testa);
System.out.println("reflection testa.a = "+ra);
fielda.setInt(testa, 15);
System.out.println("testa.a = "+testa.a);
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
打印结果如下：
testa.a = 10
reflection testa.a = 10
testa.a = 15
我们再来看看 Field 被 private 修饰的情况
public class A {
public int a;
private int b;
public int getB() {
return b;
}
public void setB(int b) {
this.b = b;
}
}
再编写测试代码
A testa = new A();
testa.setB(3);
System.out.println("testa.b = "+testa.getB());
Class c = A.class;
try {
Field fieldb = c.getDeclaredField("b");
int rb = fieldb.getInt(testa);
System.out.println("reflection testa.b = "+rb);
fieldb.setInt(testa, 20);
System.out.println("testa.b = "+testa.getB());
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
打印的结果如下：
testa.b = 3
java.lang.IllegalAccessException: Class com.frank.test.FieldTest can not access a member of class com.frank.test.A with modifiers "private"
at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Unknown Source)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.slowCheckMemberAccess(Unknown Source)
at java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(Unknown Source)
at java.lang.reflect.Field.getInt(Unknown Source)
at com.frank.test.FieldTest.main(FieldTest.java:20)
抛异常了。这是因为在反射中访问了 private 修饰的成员，如果要消除异常的话，需要添加一句代码。
fieldb.setAccessible(true);
再看打印结果
testa.b = 3
reflection testa.b = 3
testa.b = 20
Method 的操控
Method 对应普通类的方法。
我们看看一般普通类的方法的构成。
public int add(int a,int b);
方法由下面几个要素构成：
- 方法名
- 方法参数
- 方法返回值
- 方法的修饰符
- 方法可能会抛出的异常
很显然，反射中 Method 提供了相应的 API 来提取这些元素。
Method 获取方法名
通过 getName() 这个方法就好了。
以前面的 Car 类作为测试对象。
public class MethodTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Car car = new Car();
Class clz = car.getClass();
Method methods[] = clz.getDeclaredMethods();
for ( Method m : methods ) {
System.out.println("method name:"+m.getName());
}
}
}
打印结果如下：
method name:toString
method name:drive
Method 获取方法参数
涉及到的 API 如下：
public Parameter[] getParameters() {}
返回的是一个 Parameter 数组，在反射中 Parameter 对象就是用来映射方法中的参数。经常使用的方法有：
Parameter.java
// 获取参数名字
public String getName() {}
// 获取参数类型
public Class<?> getType() {}
// 获取参数的修饰符
public int getModifiers() {}
当然，有时候我们不需要参数的名字，只要参数的类型就好了，通过 Method 中下面的方法获取。
Method.java
// 获取所有的参数类型
public Class<?>[] getParameterTypes() {}
// 获取所有的参数类型，包括泛型
public Type[] getGenericParameterTypes() {}
下面，同样进行测试。
public class Car {
private String mBand;
private Color mColor;
public enum Color {
RED,
WHITE,
BLACK,
BLUE,
YELLOR
}
public Car() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Car(String mBand) {
this.mBand = mBand;
}
public void drive() {
System.out.println("di di di,开车了！");
}
public String toString() {
return "Car [mBand=" + mBand + ", mColor=" + mColor + "]";
}
public void test(String[] paraa,List<String> b,HashMap<Integer,Son> maps) {}
}
public class MethodTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Car car = new Car();
Class clz = car.getClass();
Method methods[] = clz.getDeclaredMethods();
for ( Method m : methods ) {
System.out.println("method name:"+m.getName());
Parameter[] paras = m.getParameters();
for ( Parameter p : paras ) {
System.out.println(" parameter :"+p.getName()+" "+p.getType().getName());
}
Class[] pTypes = m.getParameterTypes();
System.out.println("method para types:");
for ( Class type : pTypes ) {
System.out.print(" "+ type.getName());
}
System.out.println();
Type[] gTypes = m.getGenericParameterTypes();
System.out.println("method para generic types:");
for ( Type type : gTypes ) {
System.out.print(" "+ type.getTypeName());
}
System.out.println();
System.out.println("==========================================");
}
}
}
打印结果如下：
method name:toString
method para types:
method para generic types:
==========================================
method name:test
parameter :arg0 [Ljava.lang.String;
parameter :arg1 java.util.List
parameter :arg2 java.util.HashMap
method para types:
[Ljava.lang.String; java.util.List java.util.HashMap
method para generic types:
java.lang.String[] java.util.List<java.lang.String> java.util.HashMap<java.lang.Integer, com.frank.test.Son>
==========================================
method name:drive
method para types:
method para generic types:
==========================================
Method 获取返回值类型
// 获取返回值类型
public Class<?> getReturnType() {}
// 获取返回值类型包括泛型
public Type getGenericReturnType() {}
Method 获取修饰符
public int getModifiers() {}
Method 获取异常类型
public Class<?>[] getExceptionTypes() {}
public Type[] getGenericExceptionTypes() {}
Method 方法的执行
这个应该是整个反射机制的核心内容了，很多时候运用反射目的其实就是为了以常规手段执行 Method。
public Object invoke(Object obj, Object... args) {}
Method 调用 invoke() 的时候，存在许多细节：
- invoke() 方法中第一个参数 Object 实质上是 Method 所依附的 Class 对应的类的实例，如果这个方法是一个静态方法，那么 ojb 为 null，后面的可变参数 Object 对应的自然就是参数。
- invoke() 返回的对象是 Object，所以实际上执行的时候要进行强制转换。
- 在对 Method 调用 invoke() 的时候，如果方法本身会抛出异常，那么这个异常就会经过包装，由 Method 统一抛出 InvocationTargetException。而通过 InvocationTargetException.getCause() 可以获取真正的异常。
下面同样通过例子来说明,我们新建立一个类，要添加一个 static 修饰的静态方法，一个普通的方法和一个会抛出异常的方法。
public class TestMethod {
public static void testStatic () {
System.out.println("test static");
}
private int add (int a,int b ) {
return a + b;
}
public void testException () throws IllegalAccessException {
throw new IllegalAccessException("You have some problem.");
}
}
我们编写测试代码：
public class InvokeTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Class testCls = TestMethod.class;
try {
Method mStatic = testCls.getMethod("testStatic",null);
// 测试静态方法
mStatic.invoke(null, null);
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
TestMethod t = new TestMethod();
try {
Method mAdd = testCls.getDeclaredMethod("add",int.class,int.class);
// 通过这句代码才能访问 private 修饰的 Method
mAdd.setAccessible(true);
int result = (int) mAdd.invoke(t, 1,2);
System.out.println("add method result:"+result);
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
try {
Method testExcep = testCls.getMethod("testException",null);
try {
testExcep.invoke(t, null);
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
//e.printStackTrace();
// 通过 InvocationTargetException.getCause() 获取被包装的异常
System.out.println("testException occur some error,Error type is :"+e.getCause().getClass().getName());
System.out.println("Error message is :"+e.getCause().getMessage());
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
打印结果如下：
test static
add method result:3
testException occur some error,Error type is :java.lang.IllegalAccessException
Error message is :You have some problem.
Constructor 的操控
在平常开发的时候，构造器也称构造方法，但是在反射机制中却把它与 Method 分离开来，单独用 Constructor 这个类表示。
Constructor 同 Method 差不多，但是它特别的地方在于，它能够创建一个对象。
在 Java 反射机制中有两种方法可以用来创建类的对象实例：Class.newInstance() 和 Constructor.newInstance()。官方文档建议开发者使用后面这种方法，下面是原因。
- Class.newInstance() 只能调用无参的构造方法，而 Constructor.newInstance() 则可以调用任意的构造方法。
- Class.newInstance() 通过构造方法直接抛出异常，而 Constructor.newInstance() 会把抛出来的异常包装到 InvocationTargetException 里面去，这个和 Method 行为一致。
- Class.newInstance() 要求构造方法能够被访问，而 Constructor.newInstance() 却能够访问 private 修饰的构造器。
还是通过代码来验证。
public class TestConstructor {
private String self;
public TestConstructor() {
self = " Frank ";
}
public TestConstructor(String self) {
this.self = self;
}
public String toString() {
return "TestConstructor [self=" + self + "]";
}
}
上面的类中有 2 个构造方法，一个无参，一个有参数。编写测试代码：
public class NewInstanceTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Class clz = TestConstructor.class;
try {
TestConstructor test1 = (TestConstructor) clz.newInstance();
System.out.println(test1.toString());
} catch (InstantiationException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
try {
Constructor con = clz.getConstructor(String.class);
TestConstructor test2 = (TestConstructor) con.newInstance("Zhao");
System.out.println(test2.toString());
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
分别用 Class.newInstance() 和 Constructor.newInstance() 方法来创建类的实例，打印结果如下：
TestConstructor [self= Frank ]
TestConstructor [self=Zhao]
可以看到通过 Class.newInstance() 方法调用的构造方法确实是无参的那个。
现在，我们学习了 Class 对象的获取，也能够获取它内部成员 Filed、Method 和 Constructor 并且能够操作它们。在这个基础上，我们已经能够应付普通的反射开发了。
但是，Java 反射机制还另外细分了两个概念：数组和枚举。
反射中的数组
数组本质上是一个 Class，而在 Class 中存在一个方法用来识别它是否为一个数组。
Class.java
public native boolean isArray();
为了便于测试，我们创建一个新的类
public class Shuzu {
private int[] array;
private Car[] cars;
}
其中有一个 int 型的数组属性，它的名字叫做 array。还有一个 cars 数组，它的类型是 Car，是之前定义好的类。 当然，array 和 cars 是 Shuzu 这个类的 Field，对于 Field 的角度来说，它是数组类型，我们可以这样理解数组可以同 int、char 这些基本类型一样成为一个 Field 的类别。
我们可能通过一系列的 API 来获取它的具体信息,刚刚有提到它本质上还是一个 Class 而已。
getName();
getComponentType();
第二个方法是获取数组的里面的元素的类型，比如 int[] 数组的 componentType 自然就是 int。
按照惯例，写代码验证。
public class ArraysTest {
public static void main(String[] args) {
Class clz = Shuzu.class;
Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
for ( Field f : fields ) {
// 获取 Field 的类型
Class c = f.getType();
// 判断这个类型是不是数组类型
if ( c.isArray()) {
System.out.println("Type is "+c.getName());
System.out.println("ComponentType type is :"+c.getComponentType());
}
}
}
}
打印结果如下：
Type is [I
ComponentType type is :int
Type is [Lcom.frank.test.Car;
ComponentType type is :class com.frank.test.Car
反射中动态创建数组
反射创建数组是通过 Array.newInstance() 这个方法。
Array.java
public static Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions)
throws IllegalArgumentException, NegativeArraySizeException {}
第一个参数指定的是数组内的元素类型，后面的是可变参数，表示的是相应维度的数组长度限制。
比如，我要创建一个 int[2][3] 的数组。
Array.newInstance(int.class,2,3);
Array 的读取与赋值
首先，对于 Array 整体的读取与赋值，把它作为一个普通的 Field，根据 Class 中相应获取和设置就好了。调用的是 Field 中对应的方法。
public void set(Object obj,
Object value)
throws IllegalArgumentException,
IllegalAccessException;
public Object get(Object obj)
throws IllegalArgumentException,
IllegalAccessException;
还需要处理的情况是对于数组中指定位置的元素进行读取与赋值，这要涉及到 Array 提供的一系列 setXXX() 和 getXXX() 方法。因为和之前 Field 相应的 set 、get 方法类似，所以我在下面只摘抄典型的几种，大家很容易知晓其它类型的怎么操作。
public static void set(Object array,
int index,
Object value)
throws IllegalArgumentException,
ArrayIndexOutOfBoundsException;
public static void setBoolean(Object array,
int index,
boolean z)
throws IllegalArgumentException,
ArrayIndexOutOfBoundsException;
public static Object get(Object array,
int index)
throws IllegalArgumentException,
ArrayIndexOutOfBoundsException;
public static short getShort(Object array,
int index)
throws IllegalArgumentException,
ArrayIndexOutOfBoundsException;
进行代码测试：
public class ArraysTest {
public static void main(String[] args) {
Class clz = Shuzu.class;
try {
Shuzu shu = (Shuzu) clz.newInstance();
Field arrayF = clz.getDeclaredField("array");
arrayF.setAccessible(true);
Object o = Array.newInstance(int.class, 3);
Array.set(o, 0, 1);
Array.set(o, 1, 3);
Array.set(o, 2, 3);
arrayF.set(shu, o);
int[] array = shu.getArray();
for ( int i = 0;i < array.length;i++) {
System.out.println("array index "+i+" value:"+array[i]);
}
} catch (InstantiationException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}打印结果如下：
array index 0 value:1
array index 1 value:3
array index 2 value:3
反射中的枚举 Enum
同数组一样，枚举本质上也是一个 Class 而已，但反射中还是把它单独提出来了。
我们来看一般程序开发中枚举的表现形式。
public enum State {
IDLE,
DRIVING,
STOPPING,
test();
int test1() {
return 0;
}
}
枚举真的跟类很相似，有修饰符、有方法、有属性字段甚至可以有构造方法。
在 Java 反射中，可以把枚举看成一般的 Class，但是反射机制也提供了 3 个特别的的 API 用于操控枚举。
// 用来判定 Class 对象是不是枚举类型
Class.isEnum()
// 获取所有的枚举常量
Class.getEnumConstants()
// 判断一个 Field 是不是枚举常量
java.lang.reflect.Field.isEnumConstant()
枚举的获取与设定
因为等同于 Class，所以枚举的获取与设定就可以通过 Field 中的 get() 和 set() 方法。
需要注意的是，如果要获取枚举里面的 Field、Method、Constructor 可以调用 Class 的通用 API。
用例子来加深理解吧。
public enum State {
IDLE,
DRIVING,
STOPPING,
test();
int test1() {
return 0;
}
}
public class Meiju {
private State state = State.DRIVING;
public State getState() {
return state;
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
}
public static void main(String[] args) {
Class clz = State.class;
if ( clz.isEnum()){
System.out.println(clz.getName()+" is Enum");
System.out.println(Arrays.asList(clz.getEnumConstants()));
// 获取枚举中所有的 Field
Field[] fs = clz.getDeclaredFields();
for ( Field f : fs ) {
if ( f.isEnumConstant()){
System.out.println(f.getName()+" is EnumConstant");
}else {
System.out.println(f.getName()+" is not EnumConstant");
}
}
Class cMeiju = Meiju.class;
Meiju meiju = new Meiju();
try {
Field f = cMeiju.getDeclaredField("state");
f.setAccessible(true);
try {
State state = (State) f.get(meiju);
System.out.println("State current is "+state);
f.set(meiju, State.STOPPING);
System.out.println("State current is "+meiju.getState());
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
打印结果如下：
com.frank.test.State is Enum
[IDLE, DRIVING, STOPPING, test]
IDLE is EnumConstant
DRIVING is EnumConstant
STOPPING is EnumConstant
test is EnumConstant
ENUM$VALUES is not EnumConstant
State current is DRIVING
State current is STOPPING
到这里，反射的所有知识基本上讲完了。下面进行模拟实战。
反射与自动驾驶
文章开头，我用自动驾驶的技术来比喻反射，实际上的目的是为了给初学者一个大体的印象和一个模糊的轮廓，实际上反射不是自动驾驶，它是什么取决于你自己对它的理解。
下段代码的目标是为了对比，先定义一个类 AutoDrive，这个类有一系列的属性，然后有一系列的方法，先用普通编码的方式来创建这个类的对象，调用它的方法。然后用反射的机制模拟自动驾驶。
汽车开动的步骤，以手动档为例。
1. 空档发动。
2. 打左转向灯。
3. 踩离合挂一档。
4. 起步松手铩。
现在代码模拟
public class AutoDrive {
public enum Color {
WHITE,
REN,
BLUE
}
private String vendor;
private Color color;
public AutoDrive(String vendor, Color color) {
super();
this.vendor = vendor;
this.color = color;
}
public AutoDrive() {
vendor = "Nissan";
color = Color.WHITE;
}
public void drive(){
boot();
turnOnLeftLight();
cailiheguayidang();
songshousha();
tips();
}
private void tips() {
System.out.println("您正在驾驶 "+color+" "+vendor+" 汽车，小心行驶。");
}
private void songshousha() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("起步松手铩。");
}
private void cailiheguayidang() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("踩离合器，挂一档");
}
private void turnOnLeftLight() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("打左向灯");
}
private void boot() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("空档发动汽车");
}
}
我们只要创建一个 AutoDrive 的对象，调用它的 drive() 方法就好了。
public class DriveTest {
public static void main(String[] args) {
AutoDrive car = new AutoDrive();
car.drive();
}
}
结果如下：
空档发动汽车
打左向灯
踩离合器，挂一档
起步松手铩。
您正在驾驶 WHITE Nissan 汽车，小心行驶。
我们现在要使用自动驾驶技术，具体到代码就是反射，因为非常规嘛。
public class DriveTest {
public static void main(String[] args) {
AutoDrive car = new AutoDrive();
car.drive();
Class cls = AutoDrive.class;
try {
Constructor cons = cls.getConstructor(String.class,AutoDrive.Color.class);
// 利用反射技术创建 AutoDrive 对象
AutoDrive autoDrive = (AutoDrive) cons.newInstance("Tesla",AutoDrive.Color.RED);
// 获取能够驱动汽车的 drive 方法
Method method = cls.getMethod("drive");
System.out.println("=====================\n自动驾驶马上开始\n================");
// 通过反射调用 Method 方法，最终车子跑去起来
method.invoke(autoDrive, null);
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
最后，打印结果：
空档发动汽车
打左向灯
踩离合器，挂一档
起步松手铩。
您正在驾驶 WHITE Nissan 汽车，小心行驶。
=====================
自动驾驶马上开始
================
空档发动汽车
打左向灯
踩离合器，挂一档
起步松手铩。
您正在驾驶 RED Tesla 汽车，小心行驶。
总结
- Java 中的反射是非常规编码方式。
- Java 反射机制的操作入口是获取 Class 文件。 有 Class.forName()、 .class 和 Object.getClass() 3 种。
- 获取 Class 对象后还不够，需要获取它的 Members，包含 Field、Method、Constructor。
- Field 操作主要涉及到类别的获取，及数值的读取与赋值。
- Method 算是反射机制最核心的内容，通常的反射都是为了调用某个 Method 的 invoke() 方法。
- 通过 Class.newInstance() 和 Constructor.newInstance() 都可以创建类的对象实例，但推荐后者。因为它适应于任何构造方法，而前者只会调用可见的无参数的构造方法。
- 数组和枚举可以被看成普通的 Class 对待。
