最近公司招了幾名剛畢業的大學生，在給他們培訓的過程中，講到反射，他們有些人聽不懂，對反射的概念雲里霧里的，不知道反射有什么用。
因此就有了本文的誕生。
反射是java提供的一個重要功能，可以在運行時檢查類、接口、方法和變量等信息，無需知道類的名字，方法名等。還可以在運行時實例化新對象，調用方法以及設置和獲取變量值。
反射非常強大和有用，很多java框架中都有反射的影子，例如spring、mybatis等等，
JDBC利用反射將數據庫的表字段映射到java對象的getter/setter方法。
Jackson, GSON, Boon等類庫也是利用反射將JSON文件的屬性映射到java對的象getter/setter方法。
可見，只要使用java，反射就無處不在。
Class對象
檢查一個類之前，必須獲取到java.lang.Class對象，java中的所有類型，包括long，int，數組等基本數據類型，都和Class對象有關系。
我們很多人去醫院參加體檢的時候，都做過B超檢查，醫生只需把一個探頭在我們身上滑動就可以將我們體內的肝、膽、腎等器官反射到B超設備上顯示。
Class類對象就相當於B超的探頭，將一個類的方法、變量、接口、類名、類修飾符等信息告訴運行的程序。
Java提供了兩種方式獲取Class對象，一種是使用.class，另外一種是使用Class.forName()。
.class方式適用於在編譯時已經知道具體的類。
Class alunbarClass = Alunbar.class;
Class.forName()方式適用於運行時動態獲取Class對象，只需將類名作為forName方法的參數：
try{
Class alunbarClass1 = Class.forName("Alunbar");
}
catch(ClassNotFoundException e){
System.out.println("找不到Alunbar類");
}
這個方法會出現類找不到的情況，因此使用這個方法獲取Class對象時，必須捕獲ClassNotFoundException異常。
獲取類名
package cn.alunbar;
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class alunbarClass = Alunbar.class;
System.out.println(alunbarClass.getName());
System.out.println(alunbarClass.getSimpleName());
}
}
上面代碼運行結果如下：
cn.alunbar.Alunbar
Alunbar
getName()方法獲取的類名包含包信息。getSimpleName()方法只是獲取類名，不包含包信息。
獲取類修飾符
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class alunbarClass = Alunbar.class;
System.out.println(alunbarClass.getModifiers());
System.out.println(Modifier.isPublic(alunbarClass.getModifiers()));
Class birdClass = Bird.class;
System.out.println(birdClass.getModifiers());
System.out.println(Modifier.isPublic(birdClass.getModifiers()));
}
private class Bird{
}
}
類修飾符有public、private等類型，getModifiers()可以獲取一個類的修飾符，但是返回的結果是int，結合Modifier提供的方法，就可以確認修飾符的類型。
Modifier.isAbstract(int modifiers)
Modifier.isFinal(int modifiers)
Modifier.isInterface(int modifiers)
Modifier.isNative(int modifiers)
Modifier.isPrivate(int modifiers)
Modifier.isProtected(int modifiers)
Modifier.isPublic(int modifiers)
Modifier.isStatic(int modifiers)
Modifier.isStrict(int modifiers)
Modifier.isSynchronized(int modifiers)
Modifier.isTransient(int modifiers)
Modifier.isVolatile(int modifiers)
獲取包信息
package cn.alunbar;
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class birdClass = Bird.class;
System.out.println(birdClass.getPackage());
}
private class Bird{
}
}
getPackage()方法獲取包信息。上面代碼運行的結果：
package cn.alunbar
獲取父類的Class對象
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class birdClass = Bird.class;
Class superclass = birdClass.getSuperclass();
System.out.println(superclass.getSimpleName());
}
private class Bird extends Animal{
}
private class Animal{
}
}
上面代碼運行的結果：
Animal
getSuperclass()方法返回的父類的Class對象。
獲取接口信息
獲取接口信息的方法：
Class[] interfaces = birdClass.getInterfaces();
一個類可以實現多個接口，所以getInterfaces()方法返回的是Class[]數組。
注意：getInterfaces()只返回指定類實現的接口，不會返父類實現的接口。
獲取構造函數Constructor
獲取構造函數的方法：
Class birdClass = Bird.class;
Constructor[] constructors = birdClass.getConstructors();
一個類會有多個構造函數，getConstructors()返回的是Constructor[]數組，包含了所有聲明的用public修飾的構造函數。
如果你已經知道了某個構造的參數，可以通過下面的方法獲取到回應的構造函數對象：
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class birdClass = Bird.class;
try{
Constructor constructors = birdClass.getConstructor(new Class[]{String.class});
}catch(NoSuchMethodException e){
}
}
private class Bird {
public Bird(){
}
public Bird(String eat){
}
}
}
上面獲取構造函數的方式有2點需要注意：
1、只能獲取到public修飾的構造函數。
2、需要捕獲NoSuchMethodException異常。
獲取構造函數的參數
獲取到構造函數的對象之后，可以通過getParameterTypes()獲取到構造函數的參數。
Constructor constructors = birdClass.getConstructor(new Class[]{String.class});
Class[] parameterTypes = constructors.getParameterTypes();
初始化對象
通過反射獲取到構造器之后，通過newInstance()方法就可以生成類對象。
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
Class birdClass = Bird.class;
try{
Constructor constructors = birdClass.getConstructor(new Class[]{String.class});
Bird bird = (Bird)constructors.newInstance("eat tea");
}catch(Exception e){
System.out.println("沒有對應的構造函數");
}
}
class Bird {
public Bird(){
}
protected Bird(String eat){
}
}
}
newinstance()方法接受可選數量的參數，必須為所調用的構造函數提供准確的參數。如果構造函數要求String的參數，在調用newinstance()方法是，必須提供String類型的參數。
獲取Methods方法信息
下面代碼是通過反射可以獲取到該類的聲明的成員方法信息：
Method[] metchods = birdClass.getMethods();
Method[] metchods1 = birdClass.getDeclaredMethods();
Method eatMetchod = birdClass.getMethod("eat", new Class[]{int.class});
Method eatMetchod1 = birdClass.getDeclaredMethod("eat", new Class[]{int.class});
無參的getMethods()獲取到所有public修飾的方法，返回的是Method[]數組。
無參的getDeclaredMethods()方法到的是所有的成員方法，和修飾符無關。
對於有參的getMethods()方法，必須提供要獲取的方法名以及方法名的參數。如果要獲取的方法沒有參數，則用null替代：
Method eatMetchod = birdClass.getMethod("eat", null);
無參的getMethods()和getDeclaredMethods()都只能獲取到類聲明的成員方法，不能獲取到繼承父類的方法。
獲取成員方法參數
Class birdClass = Bird.class;
Class[] parameterTypes = eatMetchod1.getParameterTypes();
獲取成員方法返回類型
Class birdClass = Bird.class;
Class returnType = eatMetchod1.getReturnType();
invoke()方法
java反射提供invoke()方法，在運行時根據業務需要調用相應的方法，這種情況在運行時非常常見，只要通過反射獲取到方法名之后，就可以調用對應的方法：
Class birdClass = Bird.class;
Constructor constructors1 = birdClass.getConstructor();
Method eatMetchod = birdClass.getMethod("eat", new Class[]{int.class});
System.out.println(eatMetchod.invoke(constructors1.newInstance(), 2));
invoke方法有兩個參數，第一個參數是要調用方法的對象，上面的代碼中就是Bird的對象，第二個參數是調用方法要傳入的參數。如果有多個參數，則用數組。
如果調用的是static方法，invoke()方法第一個參數就用null代替：
public class Alunbar {
public static void main(String arts[]){
try{
Class birdClass = Bird.class;
Constructor constructors1 = birdClass.getConstructor();
Method eatMetchod = birdClass.getMethod("eat", new Class[]{int.class});
System.out.println(eatMetchod.invoke(null, 2));
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
System.out.println("沒有對應的構造函數");
}
}
}
class Bird{
public static int eat(int eat){
return eat;
}
public Bird(){
}
public Bird(String eat){
}
private void talk(){}
}
class Animal{
public void run(){
}
}
使用反射可以在運行時檢查和調用類聲明的成員方法，可以用來檢測某個類是否有getter和setter方法。getter和setter是java bean必須有的方法。
getter和setter方法有下面的一些規律：
getter方法以get為前綴，無參，有返回值
setter方法以set為前綴，有一個參數，返回值可有可無，
下面的代碼提供了檢測一個類是否有getter和setter方法：
public static void printGettersSetters(Class aClass){
Method[] methods = aClass.getMethods();
for(Method method : methods){
if(isGetter(method)) System.out.println("getter: " + method);
if(isSetter(method)) System.out.println("setter: " + method);
}
}
public static boolean isGetter(Method method){
if(!method.getName().startsWith("get")) return false;
if(method.getParameterTypes().length != 0) return false;
if(void.class.equals(method.getReturnType()) return false;
return true;
}
public static boolean isSetter(Method method){
if(!method.getName().startsWith("set")) return false;
if(method.getParameterTypes().length != 1) return false;
return true;
}
獲取成員變量
通過反射可以在運行時獲取到類的所有成員變量，還可以給成員變量賦值和獲取成員變量的值。
Class birdClass = Bird.class;
Field[] fields1 = birdClass.getFields();
Field[] fields2 = birdClass.getDeclaredFields();
Field fields3 = birdClass.getField("age");
Field fields4 = birdClass.getDeclaredField("age");
getFields()方法獲取所有public修飾的成員變量，getField()方法需要傳入變量名，並且變量必須是public修飾符修飾。
getDeclaredFields方法獲取所有生命的成員變量，不管是public還是private。
獲取成員變量類型
Field fields4 = birdClass.getDeclaredField("age");
Object fieldType = fields4.getType();
成員變量賦值和取值
一旦獲取到成員變量的Field引用，就可以獲取通過get()方法獲取變量值，通過set()方法給變量賦值：
Class birdClass = Bird.class;
Field fields3 = birdClass.getField("age");
Bird bird = new Bird();
Object value = fields3.get(bird);
fields3.set(bird, value);
訪問私有變量
有很多文章討論禁止通過反射訪問一個對象的私有變量，但是到目前為止所有的jdk還是允許通過反射訪問私有變量。
使用 Class.getDeclaredField(String name)或者Class.getDeclaredFields()才能獲取到私有變量。
package field;
import java.lang.reflect.Field;
public class PrivateField {
protected String name;
public PrivateField(String name){
this.name = name;
}
}
public class PrivateFieldTest {
public static void main(String args[])throws Exception{
Class privateFieldClass = PrivateField.class;
Field privateName = privateFieldClass.getDeclaredField("name");
privateName.setAccessible(false);
PrivateField privateField = new PrivateField("Alunbar");
String privateFieldValue = (String) privateName.get(privateField);
System.out.println("私有變量值：" + privateFieldValue);
}
}
上面的代碼有點需要注意：必須調用setAccessible(true)方法，這是針對私有變量而言，public和protected等都不需要。這個方法是允許通過反射訪問類的私有變量。
訪問私有方法
和私有變量一樣，私有方法也是不允許其他的類隨意調用的，但是通過反射可以饒過這一限制。
使用Class.getDeclaredMethod(String name, Class[] parameterTypes)或者Class.getDeclaredMethods()方法獲取到私有方法。
public class PrivateMethod {
private String accesPrivateMethod(){
return "成功訪問私有方法";
}
}
public class PrivateMethodTest {
public static void main(String args[])throws Exception{
Class privateMethodClass = PrivateMethod.class;
Method privateStringMethod = privateMethodClass.getDeclaredMethod("accesPrivateMethod", null);
privateStringMethod.setAccessible(true);
String returnValue = (String)privateStringMethod.invoke(new PrivateMethod(), null);
System.out.println("returnValue = " + returnValue);
}
}
和訪問私有變量一樣，也要調用setAccessible(true)方法，允許通過反射訪問類的私有方法。
訪問類注解信息
通過反射可以在運行時獲取到類、方法、變量和參數的注解信息。
訪問類的所有注解信息：
Class aClass = TheClass.class;
Annotation[] annotations = aClass.getAnnotations();
for(Annotation annotation : annotations){
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
}
訪問類特定的注解信息：
Class aClass = TheClass.class;
Annotation annotation = aClass.getAnnotation(MyAnnotation.class);
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
訪問方法注解信息：
Method method = ... //obtain method object
Annotation[] annotations = method.getDeclaredAnnotations();
for(Annotation annotation : annotations){
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
}
訪問特定方法注解信息：
Method method = ... // obtain method object
Annotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
訪問參數注解信息：
Method method = ... //obtain method object
Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
int i=0;
for(Annotation[] annotations : parameterAnnotations){
Class parameterType = parameterTypes[i++];
for(Annotation annotation : annotations){
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("param: " + parameterType.getName());
System.out.println("name : " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
}
}
Method.getParameterAnnotations()方法返回的是一個二維的Annotation數組，其中包含每個方法參數的注解數組。
訪問類所有變量注解信息：
Field field = ... //obtain field object
Annotation[] annotations = field.getDeclaredAnnotations();
for(Annotation annotation : annotations){
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
}
訪問類某個特定變量的注解信息：
Field field = ... // obtain method object
Annotation annotation = field.getAnnotation(MyAnnotation.class);
if(annotation instanceof MyAnnotation){
MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
}
獲取泛型信息
很多人認為java類在編譯的時候會把泛型信息給擦除掉，所以在運行時是無法獲取到泛型信息的。其實在某些情況下，還是可以通過反射在運行時獲取到泛型信息的。
獲取到java.lang.reflect.Method對象，就有可能獲取到某個方法的泛型返回信息。
泛型方法返回類型
下面的類中定義了一個返回值中有泛型的方法：
public class MyClass {
protected List<String> stringList = ...;
public List<String> getStringList(){
return this.stringList;
}
}
下面的代碼使用反射檢測getStringList()方法返回的是 List<String>而不是List
Method method = MyClass.class.getMethod("getStringList", null);
Type returnType = method.getGenericReturnType();
if(returnType instanceof ParameterizedType){
ParameterizedType type = (ParameterizedType) returnType;
Type[] typeArguments = type.getActualTypeArguments();
for(Type typeArgument : typeArguments){
Class typeArgClass = (Class) typeArgument;
System.out.println("typeArgClass = " + typeArgClass);
}
}
上面這段代碼會打印：typeArgClass = java.lang.String
泛型方法參數類型
下面的類定義了一個有泛型參數的方法setStringList():
public class MyClass {
protected List<String> stringList = ...;
public void setStringList(List<String> list){
this.stringList = list;
}
}
Method類提供了getGenericParameterTypes()方法獲取方法的泛型參數。
method = Myclass.class.getMethod("setStringList", List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
for(Type genericParameterType : genericParameterTypes){
if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
ParameterizedType aType = (ParameterizedType) genericParameterType;
Type[] parameterArgTypes = aType.getActualTypeArguments();
for(Type parameterArgType : parameterArgTypes){
Class parameterArgClass = (Class) parameterArgType;
System.out.println("parameterArgClass = " + parameterArgClass);
}
}
}
上面的代碼會打印出parameterArgType = java.lang.String
泛型變量類型
通過反射也可以獲取到類的成員泛型變量信息——靜態變量或實例變量。下面的類定義了一個泛型變量：
public class MyClass {
public List<String> stringList = ...;
}
通過反射的Filed對象獲取到泛型變量的類型信息：
Field field = MyClass.class.getField("stringList");
Type genericFieldType = field.getGenericType();
if(genericFieldType instanceof ParameterizedType){
ParameterizedType aType = (ParameterizedType) genericFieldType;
Type[] fieldArgTypes = aType.getActualTypeArguments();
for(Type fieldArgType : fieldArgTypes){
Class fieldArgClass = (Class) fieldArgType;
System.out.println("fieldArgClass = " + fieldArgClass);
}
}
Field對象提供了getGenericType()方法獲取到泛型變量。
上面的代碼會打印出：fieldArgClass = java.lang.String
動態代理
使用反射可以在運行時創建接口的動態實現，java.lang.reflect.Proxy類提供了創建動態實現的功能。我們把運行時創建接口的動態實現稱為動態代理。
動態代理可以用於許多不同的目的，例如數據庫連接和事務管理、用於單元測試的動態模擬對象以及其他類似aop的方法攔截等。
創建代理
調用java.lang.reflect.Proxy類的newProxyInstance()方法就可以常見動態代理，newProxyInstance()方法有三個參數：
1、用於“加載”動態代理類的類加載器。
2、要實現的接口數組。
3、將代理上的所有方法調用轉發到InvocationHandler的對象。
代碼如下：
InvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
MyInterface proxy = (MyInterface) Proxy.newProxyInstance(
MyInterface.class.getClassLoader(),
new Class[] { MyInterface.class },
handler);
運行上面代碼后，proxy變量包含了MyInterface接口的動態實現。
對代理的所有調用都將由到實現了InvocationHandler接口的handler 對象來處理。
InvocationHandler
如上面說的一樣，必須將InvocationHandler的實現傳遞給Proxy.newProxyInstance()方法。對動態代理的所有方法調用都轉發到實現接口的InvocationHandler對象。
InvocationHandler代碼：
public interface InvocationHandler{
Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable;
}
實現InvocationHandler接口的類：
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
//do something "dynamic"
}
}
下面詳細介紹傳遞給invoke方法的三個參數。
Object proxy參數，實現接口的動態代理對象。通常不需要這個對象。
Method method參數，表示在動態代理實現的接口上調用的方法。通過Method對象，可以獲取到方法名，參數類型，返回類型等信息。
Object[] args參數，包含調用接口中實現的方法時傳遞給代理的參數值。注意：如果接口中的參數是int、long等基本數據時，這里的args必須使用Integer, Long等包裝類型。
上面代碼中會生成一個MyInterface接口的對象proxy，通過proxy對象調用的方法都會由MyInvocationHandler類的invoke方法處理。
動態代理使用場景：
1、數據庫連接和事務管理。例如Spring框架有一個事務代理，可以啟動和提交/回滾事務
2、用於單元測試的動態模擬對象
3、類似AOP的方法攔截。
本文重點介紹了如何通過反射獲取到某個類的方法、成員變量、構造函數等信息，同時也介紹動態代理的用法，這些都是反射的基礎功能，反射的其他功能里就不一一介紹了。