一、定义
这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。
反射机制是在运行时，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意个对象，都能够调用它的任意一个方法。在java中，只要给定类的名字，就可以通过反射机制来获得类的所有信息。
二、获取Class对象
有4中方法：
1）Class.forName(“类的路径”)；
2）类名.class
3）对象名.getClass()
4）基本类型的包装类，可以调用包装类的Type属性来获得该包装类的Class对象
三、实现Java反射的类
1）Class：表示正在运行的Java应用程序中的类和接口
注意： 所有获取对象的信息都需要Class类来实现。
获得类相关的方法
方法 用途
asSubclass(Class<> clazz) 把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast 把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader() 获得类的加载器
getClasses() 返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses() 返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className) 根据类名返回类的对象
getName() 获得类的完整路径名字
newInstance() 创建类的实例
getPackage() 获得类的包
getSimpleName() 获得类的名字
getSuperclass() 获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces() 获得当前类实现的类或是接口
获得类中属性相关的方法
方法 用途
getField(String name) 获得某个公有的属性对象
getFields() 获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name) 获得某个属性对象
getDeclaredFields() 获得所有属性对象
获得类中注解相关的方法
方法 用途
getAnnotation(Class<> annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations() 返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class<> annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations() 返回该类所有的注解对象
获得类中构造器相关的方法
方法 用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors() 获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors() 获得该类所有构造方法
获得类中方法相关的方法
方法 用途
getMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个公有的方法
getMethods() 获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个方法
getDeclaredMethods() 获得该类所有方法
类中其他重要的方法
方法 用途
isAnnotation() 如果是注解类型则返回true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 如果是指定类型注解类型则返回true
isAnonymousClass() 如果是匿名类则返回true
isArray() 如果是一个数组类则返回true
isEnum() 如果是枚举类则返回true
isInstance(Object obj) 如果obj是该类的实例则返回true
isInterface() 如果是接口类则返回true
isLocalClass() 如果是局部类则返回true
isMemberClass() 如果是内部类则返回true
2）Field：提供有关类和接口的属性信息，以及对它的动态访问权限。
方法 用途
equals(Object obj) 属性与obj相等则返回true
get(Object obj) 获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value) 设置obj中对应属性值
3）Constructor：提供关于类的单个构造方法的信息以及它的访问权限
方法 用途
newInstance(Object… initargs) 根据传递的参数创建类的对象
4）Method：提供类或接口中某个方法的信息
方法 用途
invoke(Object obj, Object… args) 传递object对象及参数调用该对象对应的方法
四、优缺点
优点：
1）能够运行时动态获取类的实例，提高灵活性；
2）与动态编译结合（程序运行时，可以改变程序结构或变量类型，Java并非动态语言，但其拥有动态性，利用反射机制以及字节码操作获得类似动态语言的特性.）
缺点：
1）使用反射性能较低，需要解析字节码，将内存中的对象进行解析，利用反射执行类方法执行速度大概为类普通方法执行速度的1/30，也就是很慢，效率低。
（解决方案：
1、通过setAccessible(true)关闭JDK的安全检查来提升反射速度；
2、多次创建一个类的实例时，有缓存会快很多
3、ReflectASM工具类，通过字节码生成的方式加快反射速度）
2）相对不安全，破坏了封装性（获取私有属性和方法）
五、示例
public class Book{
private final static String TAG = "BookTag";
private String name;
private String author;
@Override
public String toString() {
return "Book{" +
"name='" + name + '\'' +
", author='" + author + '\'' +
'}';
}
public Book() {
}
private Book(String name, String author) {
this.name = name;
this.author = author;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getAuthor() {
return author;
}
public void setAuthor(String author) {
this.author = author;
}
private String declaredMethod(int index) {
String string = null;
switch (index) {
case 0:
string = "I am declaredMethod 1 !";
break;
case 1:
string = "I am declaredMethod 2 !";
break;
default:
string = "I am declaredMethod 1 !";
}
return string;
}
}测试类
public class ReflectClass {
private final static String TAG = "log.ReflectClass";
// 创建对象
public static void reflectNewInstance() {
try {
Class<?> classBook = Class.forName("com.zqt.Book");
Object objectBook = classBook.newInstance();
Book book = (Book) objectBook;
book.setName("java");
book.setAuthor("张三");
Log.d(TAG,"reflectNewInstance book = " + book.toString());
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 反射私有的构造方法
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classBook = Class.forName("com.zqt.Book");
Constructor<?> declaredConstructorBook = classBook.getDeclaredConstructor(String.class,String.class);
declaredConstructorBook.setAccessible(true);
Object objectBook = declaredConstructorBook.newInstance("java","李四");
Book book = (Book) objectBook;
Log.d(TAG,"reflectPrivateConstructor book = " + book.toString());
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 反射私有属性
public static void reflectPrivateField() {
try {
Class<?> classBook = Class.forName("com.zqt.Book");
Object objectBook = classBook.newInstance();
Field fieldTag = classBook.getDeclaredField("TAG");
fieldTag.setAccessible(true);
String tag = (String) fieldTag.get(objectBook);
Log.d(TAG,"reflectPrivateField tag = " + tag);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 反射私有方法
public static void reflectPrivateMethod() {
try {
Class<?> classBook = Class.forName("com.zqt.Book");
Method methodBook = classBook.getDeclaredMethod("declaredMethod",int.class);
methodBook.setAccessible(true);
Object objectBook = classBook.newInstance();
String string = (String) methodBook.invoke(objectBook,0);
Log.d(TAG,"reflectPrivateMethod string = " + string);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
//对包含泛型的方法进行处理
public static void getTypeAll() throws NoSuchMethodException, SecurityException {
//获取指定方法泛型参数信息
Method m3=ReflectClass.class.getMethod("test01",Map.class,List.class);
Type[] types=m3.getGenericParameterTypes();
for(Type t:types) {
System.out.println("#"+t);
if (t instanceof ParameterizedType) {
Type[] generalType=((ParameterizedType) t).getActualTypeArguments();
for(Type gtype:generalType) {
System.out.println("泛型类型为:"+gtype);
}
}
}
//获取指定方法泛型返回值信息
Method m4=ReflectClass.class.getMethod("test02", null);
Type returnType=m4.getGenericReturnType();
if(returnType instanceof ParameterizedType) {
Type[] generalType=((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments();
for(Type gtype:generalType) {
System.out.println("返回值泛型类型为:"+gtype);
}
}
}
//动态编译方法实现
public static void testComplier() {
JavaCompiler compiler=ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int result=compiler.run(null,null,null,"");
System.out.println(result==0?"编译成功":"编译失败");
}
//构造一个带泛型参数的方法
public void test01(Map<String,Book> map,List<Book> stu){
System.out.println("测试");
}
//构造一个带泛型返回值的方法
public Map<String,Book> test02(){
return null;
}
}六、动态编译:
- 动态编译的两种做法:
- （1）通过Runtime调用javac，启动新的进程去操作
- ->Runtime run=Runtime.getRuntime();
- Process process=run.exec(“java -cp +类文件绝对路径”);
- （2）通过JavaCompiler动态编译
- ->JavaCompiler compiler=ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
- int result=compiler.run(null,null,null,sourceFile);
- 第一个参数:为java编译器提供参数 InputStream
- 第二个参数:得到java编译器的输出信息 OutputStream
- 第三个参数:接收编译器的错误信息
- 第四个参数:可变参数（为String数组）能传入一个或多个java源文件
- 返回值:1表示编译成功,0表示编译失败
七.动态字节码操作:
- 功能:动态生成新的类，动态改变某个类的结构（增加，删除，修改 新的属性/方法 ）
- 优势:比反射的开销小，性能高，Javassist性能高于反射，低于ASM
- 常见的字节码操作类库:
- BCEL:在实际的JVM指令层次上进行操作，拥有丰富的JVM指令级支持
- ASM:是一个轻量级java字节码操作框架，直接涉及到JVM底层的操作和指令
- CGLIB:是一个强大的，高性能，高质量的code生成类库，基于ASM实现
- Javassist:是一个开源的分析，编辑和创建字节码的类库，性能较ASM差，较cglib差不多，使用简单
- ->最外层的API和JAVA反射包中的API颇为相似:
- 主要由CtClass,CtMethod以及CtField几个类组成，
- 用以执行和JDK反射API中java.lang.Class,java.lang.reflect.Method
- 以及java.lang.reflect.Method.Field相同的操作
- 局限性:
- 不支持泛型，枚举，不支持注释修改，但可以通过底层的javassist类解决
- 不支持数组的初始化，内部类和匿名类，不支持continue，break语句还有部分继承关系
