java反射的三种方式面试题 java反射原理面试

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mob64ca1412b28c 2023-08-04 20:38:37

文章标签 java反射的三种方式面试题 java 反射 class System 文章分类 Java 后端开发

java 反射的定义：主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。简单来说，就是一面镜子，让你清楚的看到自己的所有细节。

1. 为什么要使用反射？

问题来了，反射破坏了封装性，甚至让私有变量都可以被外部访问到，使得类变得不那么安全了。为什么还要有反射呢？

1、反射让开发人员可以通过外部类的全路径名创建对象，并使用这些类，实现一些扩展的功能。如Spring Aop功能。
2、反射让开发人员可以枚举出类的全部成员，包括构造函数、属性、方法。以帮助开发者写出正确的代码。
3、测试时可以利用反射 API 访问类的私有成员，以保证测试代码覆盖率。
总的来说，就是程序员可以利用反射拿到类的信息，进行正常情况下无法进行的扩展与测试。

2. 怎么使用反射？

在使用Java反射机制时，主要步骤包括：

1.获取目标类型的Class对象
2.通过 Class 对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 & Field 类对象
3.通过步骤2获取的对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息，并进行后续操作

2.1 获取 Class 对象的三种方式

三种方式获取的 Class 都是同一个

public class Person {
    private int privateNum = 0;
    int num = 0;
    protected int protectedNum = 0;
    public int publicNum = 0;

    private int privateNum() {
        return privateNum;
    }
    int num() {
        return num;
    }
    protected int protectedNum() {
        return protectedNum;
    }
    public int publicNum() {
        return publicNum;
    }

    public Person() {
    }

    public Person(int privateNum) {
        this.privateNum = privateNum;
    }

    private Person(int privateNum, int num) {
        this.privateNum = privateNum;
        this.num = num;
    }

    public Person(int privateNum, int num, int protectedNum) {
        this.privateNum = privateNum;
        this.num = num;
        this.protectedNum = protectedNum;
    }

    private Person(int privateNum, int num, int protectedNum, int publicNum) {
        this.privateNum = privateNum;
        this.num = num;
        this.protectedNum = protectedNum;
        this.publicNum = publicNum;
    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_System

2.2 根据 class 获取Constructor、Method、Field 对象

Person类

public class Person {
    private int privateNum = 0;
    int num = 0;
    protected int protectedNum = 0;
    public int publicNum = 0;

}

2.2.1 获取 Field 对象

import java.lang.reflect.Field;

public class GetFieldTest {
    public static void main(String[] args) {
        /* 1. 获取 Person 的 class 对象 */
        Person person = new Person();
        Class aClass = person.getClass();

        /* 获取公有字段: 只有public字段可以获取到 */
        // 获取单个公有字段
        try {
            Field publicNum = aClass.getField("publicNum");
            System.out.println("按 name 获取的 Field 对象 --> " + publicNum);
            /* 找不到报错 NoSuchFieldException */
            Field privateNum = aClass.getField("privateNum");
            System.out.println("按 name 获取的 Field 对象 --> " + privateNum);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 获取所有公有字段
        Field[] fields = aClass.getFields();
        System.out.println("======= 输出全部公有字段 ======");
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }


        System.out.println("============= 华丽分割线 ===========");
        // 获取单个声明字段
        try {
            Field publicNum = aClass.getDeclaredField("privateNum");
            System.out.println("按 name 获取的 DeclaredField 对象 --> " + publicNum);
            /* 找不到报错 NoSuchFieldException */
            Field privateNum = aClass.getDeclaredField("privateNum01");
            System.out.println("按 name 获取的 DeclaredField 对象 --> " + privateNum);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        /* 获取所有声明字段：获取所有声明的字段 */
        System.out.println("======= 输出所有字段 ======");
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println(declaredField);
        }

    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_反射_02

2.2.2 获取 Method对象

import java.lang.reflect.Method;

public class GetMethodTest {
    static class Student{}
    public static void main(String[] args) {
        /* 1. 获取 Person 的 class 对象 */
        Person person = new Person();
        Class aClass = person.getClass();

        /* 获取单个和全部公有方法(public) */
        try {
            Method publicNum = aClass.getMethod("publicNum");
            System.out.println("获取单个公有方法 publicNum : " + publicNum);
            Method privateNum = aClass.getMethod("privateNum");
            System.out.println("获取单个公有方法 privateNum : " + privateNum);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        Method[] methods = aClass.getMethods();
        /* 全部公有方法，包括父类 */
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }

        System.out.println("================= 华丽分割线 ================");

        /* 获取单个和全部声明方法 */
        try {
            Method privateNum = aClass.getDeclaredMethod("privateNum");
            System.out.println("获取单个声明方法 publicNum : " + privateNum);
            Method privateNum01 = aClass.getDeclaredMethod("privateNum01");
            System.out.println("获取单个声明方法 privateNum : " + privateNum01);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        Method[] declaredMethods = aClass.getDeclaredMethods();
        /* 全部声明方法，只有自身方法(不包括父类) */
        for (Method method : declaredMethods) {
            System.out.println(method);
        }

        System.out.println("=============== 再次华丽分割线 ===============");
        /* getEnclosingMethod 方法的返回类型为Method
         * 1. 当此类是本地或匿名类时，它将返回基础类的最近封闭方法。
         * 2. 如果此类不是本地的或匿名的，则返回null。
         */

        /* 模拟一个本地类 和 匿名类 */
        class A{};
        Method local = (new A().getClass()).getEnclosingMethod();
        System.out.println("本地类 --> " + local);

        Method anonymous = new Student(){}.getClass().getEnclosingMethod();
        System.out.println("内部类 --> " + anonymous);
		System.out.println("普通类 -->" + aClass.getEnclosingMethod());
    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_java_03

2.2.3 获取 Constructor 对象

import java.lang.reflect.Constructor;

public class GetConstructorTest {
    public static class Outter {

        //Outter的无参数构造器
        public Outter() {
            //构造中定义的内部类
            class Inner {

            }

            Class<Inner> innerClass = Inner.class;
            Constructor<?> enclosingConstructor = innerClass.getEnclosingConstructor();
            System.out.println("构造函数中的内部类 -- > " + enclosingConstructor);

            Constructor<?> enclosingConstructor1 = new Object() {}.getClass().getEnclosingConstructor();
            System.out.println("构造函数中的匿名类 -- >" + enclosingConstructor1);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        /* 1. 获取 Person 的 class 对象 */
        Person person = new Person();
        Class aClass = person.getClass();

        /* 老规矩，公有构造函数 */
        try {
            Constructor constructor = aClass.getConstructor();
            System.out.println("单个 Integer 类型的构造函数 --> " + constructor);
            Constructor constructor01 = aClass.getConstructor(int.class, int.class);
            System.out.println("两个 Integer 类型的构造函数 --> " + constructor01);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Constructor[] constructors = aClass.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        System.out.println("================ 华丽分割线 =================");
        /* 老规矩，声明构造函数 */
        try {
            Constructor declaredConstructor = aClass.getDeclaredConstructor(int.class,int.class);
            System.out.println("两个 Integer 类型的构造函数 --> " + declaredConstructor);
            Constructor declaredConstructor01 = aClass.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
            System.out.println("Integer,String 类型的构造函数 --> " + declaredConstructor);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Constructor[] declaredConstructors = aClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : declaredConstructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        System.out.println("============== 我是最美的分割线 ================");
        System.out.println("Outter 构造器中的内部类和匿名类");
        new Outter();
    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_System_04

2.3 反射实践

Student 类

package cn.cerish.reflection;

public class Student {
    private int age;
    public String name;

    public int getAge() {
        System.out.println("我调用了getAge()");
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        System.out.println("我调用了setAge()");
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        System.out.println("我调用了getName()");
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        System.out.println("我调用了setName()");
        this.name = name;
    }

    public Student() {
        System.out.println("我是 Student 的无参构造函数");
    }

    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
        System.out.println("我是 Student 的有参构造函数");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

2.3.1 属性赋值

import java.lang.reflect.Field;

public class SetFieldTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        /* 1. 获取 Class 对象 */
        Student student = new Student();
        Class<? extends Student> studentClass = student.getClass();
        /* 2. 获取 Student 实例 */
        Student newInstance = studentClass.newInstance();
        System.out.println("初始化后的 Student --> " + newInstance);
        /* 3. 获取 Field */
        Field fieldAge = studentClass.getDeclaredField("age");
        Field fieldName = studentClass.getDeclaredField("name");
        /* 4. 私有属性必须设置，不然不能更改 */
        fieldAge.setAccessible(true);
        /* 5. 给实例newInstance 设置值 */
        fieldAge.set(newInstance, 18);
        fieldName.set(newInstance, "cerish");
        /* 6. 获取实例对象并查看结果 */
        System.out.println("属性赋值后的 Student --> " + newInstance);
    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_反射_05

若步骤 4 没有进行设置，那么运行报错如下

Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class cn.cerish.reflection.SetFieldTest can not access a member of class cn.cerish.reflection.Student with modifiers "private"
	at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:102)
	at java.lang.reflect.AccessibleObject.slowCheckMemberAccess(AccessibleObject.java:296)
	at java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:288)
	at java.lang.reflect.Field.set(Field.java:761)
	at cn.cerish.reflection.SetFieldTest.main(SetFieldTest.java:19)

2.3.2 反射调用方法

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class InvokeMethodTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        /* 1. 获取 Class 对象 */
        Class<? extends Student> studentClass = Student.class;
        /* 2. 获取 Student 实例*/
        Student newInstance = studentClass.newInstance();

        /* 3. 获取 Method 调用方法 */
        Method setAge = studentClass.getDeclaredMethod("setAge", int.class);
        // 通过 Method对象调用 setAge(): 需传入创建的实例 & 参数
        setAge.invoke(newInstance, 18);
        System.out.println("调用 setAge 方法后的 newInstance --> " + newInstance);

    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_System_06

2.3.3 反射调用有参构造函数

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class InvokeConstructorTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        /* 1. 获取 Class 对象 */
        Class<? extends Student> studentClass = Student.class;

        /* 2. 获取 Constructor 调用构造 */
        Student emptyNewInstance = studentClass.getConstructor().newInstance();
        System.out.println("空构造函数的 instance -->" + emptyNewInstance);
        Student fullNewInstance = studentClass.getConstructor(int.class, String.class).newInstance(18, "cerish");
        System.out.println("有参构造函数的 instance -->" + fullNewInstance);
    }
}

java反射的三种方式面试题 java反射原理面试_反射_07

3. 总结

反射其实就是在运行时，获取类Class 获取到属性、方法、构造器等对象信息，然后对获取到的对象信息进行操作，完成扩展的功能。

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1. 为什么要使用反射？

2. 怎么使用 反射？

2.1 获取 Class 对象的三种方式

2.2 根据 class 获取Constructor、Method、Field 对象

2.2.1 获取 Field 对象

2.2.2 获取 Method对象

2.2.3 获取 Constructor 对象

2.3 反射实践

2.3.1 属性赋值

2.3.2 反射调用方法

2.3.3 反射调用有参构造函数

3. 总结

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2. 怎么使用反射？