Java的反射機制

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前言

反射提供了一種動態功能，這種動態功能非常強大。它主要體現在通過反射相關的API，就可以知道一個陌生

的Java類的所有資訊，包括屬性、方法、構造器等。而且元素完全可以在運行時動態進行建立或調用，而不必在

JVM運行時就進行確定。通過查閱相關資料，進行了整理，本篇也是基於下面文章進行擴充。

       《http://blog.csdn.net/mark_yangs/article/details/47427037》             

           

反射的原理是什麼

嚴格意義上來講，Java並不是動態語言，它並沒有Perl和Python那樣靈活。但是，Java的反射機制卻讓它顯得動

態起來。

一般情況下，如果想產生這個類的對象時，運行這個程式的JVM會確認這個類的Class對象是否已經載入。如果

尚未載入，JVM就會根據類名尋找.class檔案，並將其載入，一旦這個類的Class對象被載入記憶體，它就可以被用來創

建這個類的所有對象。

另外，對於一個未知類型的引用來說，通常會採用強制類型轉換的形式來得到開發人員想要的類型引用，如果執行

了一個錯誤的類型轉換，就會拋出一個ClassCastException異常。

  在以上兩個過程中，Class類一直都在起作用。因為Class類執行個體包含的是一個Java類的全部資訊，包括類名、方

法、屬性等。換句話來說，也就是Class對象就是代表一個類的類。

Java用Class類來代表了所有的類，方便了開發人員掌控類資訊。通過Class，開發人員可以得到屬性、方法、構造

器、修飾符等資訊。在動態擷取這些資訊以後，開發人員就可以用該Class建立執行個體、調用任何方法、訪問任何屬性

等操作，這些也是反射的主要用途。

反射機制相關的API主要集中在java.lang.reflect包下面，開發人員也就是利用該包下面的介面和類進行相關的反射

開發。大多數的架構，如Struts、Hibernate和Spring，都會頻繁地使用反射API來完成它們動態功能。

Class類的含義和作用是什麼

Class類在反射機制中起到了非常關鍵的作用，它是開發人員進行反射開發的入口。從上面可以知道Class是用來記

錄一個類的各種資訊，它伴隨著類的載入而 建立。那麼，類會在什麼時候被載入到JVM中呢？概括來說，一個普通的

Java類，會在以下幾種情況，被載入到JVM中。

(1)需要使用該類建立對象。如下代碼就會導致Stundent類被載入到JVM類中：

Student mStudent=new Student();

(2)訪問該類的靜態成員，執行個體代碼如下：

public class Student {static int count=2;}

public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println(Student.count);}}

(3)使用Class類的靜態forName()方法，動態地載入一個指定類名的類。如果類未找到，則拋出

ClassNotFoundException異常，執行個體代碼如下：

public class Main {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Class clazz=Class.forName("com.example.bill.Student");}}

不管通過什麼樣的形式，類一旦被載入進入JVM以後，就會為它建立一個Class類的執行個體對象。那麼，開發人員又

該如何得到這個Class對象呢？概括來說，要得到一個類的Class對象，可以通過以下幾種途徑。

(1)Class的forName()方法的返回值就是Class類型，也就是動態匯入類的Class對象的引用。forName()方法的完

整定義如下：

public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException

(2)每個類都會有一個名稱為Class的靜態屬性，通過它也是可以擷取到Class對象的，執行個體代碼如下：

Class<Student> clazz=Student.class;

(3)Object類中有一個名為getClass的成員方法，它返回的是對象的運行時類的Class對象。因為Object類是所有

類的父類，所以，所有的對象都可以使用該方法得到它運行時類的Class對象，執行個體代碼如下：

public class Main {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Student mStudent=new Student();Class<Student> clazz=(Class<Student>) mStudent.getClass();}}

擷取到Class對象以後，就可以通過調用它的一些成員方法來擷取它所代表的類的屬性、方法、修飾符等資訊，

以及調用newInstance()方法來建立新的執行個體對象，還有其他一些功能方法。

如何操作類的成員變數

Field類，代表的是類的屬性（欄位），也被稱為成員變數。反射可以擷取到它的對象，Field對象通過Class類的

getDeclaredField()或getDeclaredFields方法擷取到，處於java.lang.reflect包下。Field提供有關類或介面的單個欄位

的資訊，以及對它的動態存取權限，反射的欄位可能是一個靜態欄位或執行個體的欄位。

Field的方法主要分為兩個類，即getXXX和setXXX。其中getXXX是用於擷取某個對象的該欄位的值，並且有一

定的類型規定，例如，getFloat()，而setXXX則是用於設定值，它們一般有兩個參數，一個是對象引用，另一個則是

需要設定的值。

以下為一個Field的使用樣本，通過反射來比較兩個對象的大小：

public class FieldTestClass {public String name;public int age;public FieldTestClass(String name,int age){super();this.name=name;this.age=age;}}

public class Main {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {FieldTestClass obj1=new FieldTestClass("bill1",100);FieldTestClass obj2=new FieldTestClass("bill2", 200);System.out.println(compare(obj1, obj2).name);}private static FieldTestClass compare(FieldTestClass obj1,FieldTestClass obj2){try {Field field1=obj1.getClass().getDeclaredField("age");Field field2=obj2.getClass().getDeclaredField("age");int val1=(Integer)field1.get(obj1);int val2=(Integer)field2.get(obj2);if(val1>val2){return obj1;}else{return obj2;}} catch (NoSuchFieldException e) {e.printStackTrace();} catch (SecurityException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalArgumentException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();}return null;}}

以上代碼輸出結果為：bill2

值得注意的是，如果我們將FieldTestClass中的age設定成private,也就是私人屬性時，程式會報

IllegalAccessException異常。

如何操作類的方法

Method類，代表的是類的方法。與Field類似，反射可以擷取到它的對象，使用它的方式則是動態調用，Method

對象通過Class類的getMethod()或getMethods()方法擷取到，也處於java.lang.reflect包下，Method提供關於類或介面

中的某個方法（以及如何訪問該方法）的資訊，所反映的方法可能是類方法或執行個體方法（包括抽象方法在內）。

Method類中使用最多的方法是invoke(),它的含義就是方法調用。它的第一個參數為Class所代表的類的一個執行個體

對象，以後則是一個不定長的Object類型的參數列表，它是Method對象所代表的方法需要的參數列表。

以下為一個Method的使用執行個體，通過命令列參數來實現方法的動態調用：

public class MethodTestClass {public void m1(){System.out.println("m1.....");}public void m2(){System.out.println("m2.....");}}

public class CallMethodTest {public static void main(String[] args) {args = new String[] { "m1" };String methodName = args[0];if (methodName != null) {Class<MethodTestClass> clazz = MethodTestClass.class;try {Method m = clazz.getDeclaredMethod(methodName);if (m != null) {MethodTestClass obj = clazz.newInstance();m.invoke(obj);}} catch (NoSuchMethodException e) {e.printStackTrace();} catch (SecurityException e) {e.printStackTrace();} catch (InstantiationException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalArgumentException e) {e.printStackTrace();} catch (InvocationTargetException e) {e.printStackTrace();}}}}

以上代碼輸出結果：m1.....

注意如果指定的方法名不存在，程式會報NoSuchMethodException異常；如果將方法的許可權設定成private,也就是私

有屬性時，程式會報IllegalAccessException異常。

如何利用反射機制訪問類的私人成員

根據Java的文法規則，類的私人成員（包括私人的成員變數和方法）只能被內部的方法所訪問。但是，通過反射

機制，卻可以訪問一個類的所有成員，包括私人成員在內。

如果開發人員在開發反射機製程序的時候，對待私人成員像公有成員一樣，那就會遇到一個異常的拋出，以下程式

可以訪問私人成員：

public class PrivateTestClass {private String field;public PrivateTestClass(String field){super();this.field=field;}}

public class PrivateTest {public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {PrivateTestClass obj=new PrivateTestClass("bill");Class clazz=obj.getClass();Field f=clazz.getDeclaredField("field");f.setAccessible(true);//訪問性設定成trueSystem.out.println(f.get(obj));}}

程式輸出結果：bill

從以上代碼來看，私人的成員變數field是可以被成功訪問的。其中比較關鍵一行代碼就是調用Field的

setAccessible()方法，讓field屬性變得可以訪問。

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