Java反射机制基础详解

1、什么是Java反射机制？

在程序运行中动态地获取类的相关属性，同时调用对象的方法和获取属性，这种机制被称之为Java反射机制

下面给出一个反射的简单例子：

import lombok.Data;

@Data
public class User {

public String username;
   private String password;

@Override
   public String toString() {
       return "User{" +
               "username='" + username + '\'' +
               ", password='" + password + '\'' +
               '}';
   }
}

public static void reflectionSimpleExample() throws Exception{
   User user = new User();
   System.out.println(user.toString());
// 获取对应类的class
   Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
   Object obj = cls.newInstance();
   System.out.println(obj);
// 获取成员变量，注意要是public的
   Field field = cls.getField("username");
   System.out.println(field.get(obj));

}

2、反射机制原理

Java反射是Java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载

静态加载： 在编译时加载相关的类，如果找不到类就会报错，依赖性比较强动态加载：在运行时加载需要的类，在项目跑起来之后，调用才会报错，降低了依赖性

例子：静态加载，如下代码，如果找不到类的情况，代码编译都不通过

User user = new User();

而动态加载，就是反射的情况，是可以先编译通过的，然后在调用代码时候，也就是运行时才会报错

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.User");
Object obj = cls.newInstance();

Exception in thread “main” java.lang.ClassNotFoundException: com.example.core.example.reflection.User

java中的反射允许程序在执行期借助jdk中Reflection API来获取类的内部信息，比如成员变量、成员方法、构造方法等等，并能操作类的属性和方法

java中反射的实现和jvm和类加载机制有一定的关系，加载好类之后，在jvm的堆中会产生一个class类型的对象，这个class类包括了类的完整结构信息，通过这个class对象就可以获取到类的结构信息，所以形象地称之为java反射

3、Class类介绍

3.1、Class类基本介绍

然后这个Class类是什么？看下uml类图：

Class也是类，因此也继承Object类

Class不是直接new出来的，而是经过系统创建的

User user = new User();

打个断点，debug进行看看源码，可以看到传统的直接new一个对象也是通过类加载器loadClass拿到的

java反射方式，通用通过调试看看：

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

同样本质也是通过ClassLoad再通过类的全类名

3.2、Class类对象的获取方法 Class.forname()

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

应用场景：多用于读取类全路径，加载类

具体类.class
已经知道具体类的情况，通过具体类的class属性获取

Class u = User.class;

应用场景：多用于用于参数传递

对象.getClass
已经创建好对象的情况，直接通过对象实例获取class对象

Class cls = user.getClass();

应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象

ClassLoader获取

ClassLoader cl = user.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("com.example.core.example.reflection.domain.User");

基本数据类型

Class cls = int.class;

包装类

基本数据类型对应的包装类可以通过.TYPE得到Class类对象

Class cls = Integer.TYPE;

3.3 、可以获取Class对象的类型

1、外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类

2、interface：接口

3、数组

4、enum：枚举

5、annotation：注解

6、基本数据类型

7、void8、Class… ，等等

import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import lombok.ToString;

import java.util.List;

public class GetClassObjectExample {

public static void main(String[] args) {
       // 外部类
       Class<User> cls1 = User.class;
       // 接口
       Class<List> cls2 = List.class;
       // 数组
       Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;
       // 二维数组
       Class<String[][]> cls4 = String[][].class;
       // 注解
       Class<lombok.ToString> cls5 = ToString.class;

// 枚举
       Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
       // 基本数据类型
       Class<Long> cls7 = Long.class;
       // void 数据类型
       Class<Void> cls8 = Void.class;
       // Class
       Class<Class> cls9 = Class.class;

System.out.println(cls1);
       System.out.println(cls2);
       System.out.println(cls3);
       System.out.println(cls4);
       System.out.println(cls5);
       System.out.println(cls6);
       System.out.println(cls7);
       System.out.println(cls8);
       System.out.println(cls9);
   }
}

4、java反射的作用？

可以通过外部类的全路径名创建对象，并使用这些类可以枚举出类的全部成员，包括构造函数、属性、方法利用反射 API 访问类的私有成员

5、反射API主要类

1、java.lang.Class：代表一个类，表示某个类在jvm堆中的对象

2、 java.lang.reflect.Method：代表类的方法

3、 java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量

4、 java.lang.reflect.Constructor：代表类额构造方法

6、Java反射的优缺点

优点：使用Java反射可以灵活动态地创建和使用对象，反射是框架的底层支撑缺点：使用Java反射，基本就是解释执行的，对执行速度是有影响的

7、反射调用的优化方法

前面介绍了Java反射虽然很灵活，但是缺点就是调用时候比较慢，相对直接new对象来说，情况是怎么样的？下面通过例子进行试验：

import com.example.core.example.reflection.domain.User;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflectionExample {

private static final Integer TOTAL_COUNT = 1000000;

public static void main(String[] args) throws Exception{
       test0();
       test1();
       test2();
   }

public static void test0() {
       long start = System.currentTimeMillis();
       User user = new User();
       for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
           user.hello();
       }
       System.out.println(String.format("传统调用方法执行时间:％d" , System.currentTimeMillis() - start));
   }

public static void test1() throws Exception{
       long start = System.currentTimeMillis();
       Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
       Object obj = cls.newInstance();
       Method hello = cls.getMethod("hello");
       for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
           hello.invoke(obj);
       }
       System.out.println(String.format("反射方法调用执行时间:％d" , System.currentTimeMillis() - start));
   }

public static void test2() throws Exception{
       long start = System.currentTimeMillis();
       Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
       Object obj = cls.newInstance();
       Method hello = cls.getMethod("hello");
       // 关键，取消调用反射方法时的安全检查
       hello.setAccessible(true);
       for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
           hello.invoke(obj);
       }
       System.out.println(String.format("优化后的反射方法调用执行时间:％d" , System.currentTimeMillis() - start));
   }
}

传统调用方法执行时间:19
反射方法调用执行时间:112
优化后的反射方法调用执行时间:50

8、反射的基本使用例子

java.lang.Class类

String allClassName = "com.example.core.example.reflection.domain.User";
// 通过全类名获取class对象
Class<?> cls = Class.forName(allClassName);
System.out.println(cls);
// 通过对象获取class
System.out.println(cls.getClass());
// 获取全类名
System.out.println(cls.getName());
// 获取包名
System.out.println(cls.getClass().getPackage().getName());
// 获取对象实例
Object obj = cls.newInstance();
System.out.println(obj);

java.lang.reflect.Field类

// 获取类属性
Field field = cls.getField("username");
field.set(obj , "admin");
System.out.println(field.get(obj));
// 获取所有类属性，private的成员变量没有权限访问
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field1 : fields) {
   System.out.println(field1.get(obj));
}
// 获取所有类属性包括private成员变量
Field[] allFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field afield : allFields) {
   // 开放权限,私有的成员变量也能打印出来
   afield.setAccessible(true);
   System.out.println(afield.get(obj));
}

java.lang.reflect.Method类

// 获取class方法，同样默认情况不能获取private的方法
Method method = cls.getMethod("hello");
System.out.println(method.invoke(obj));

java.lang.reflect.Constructor类

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);

9、反射开放权限操作

在我们使用Java反射获取class的private成员变量或者方法时，这种情况是不允许获取的，不过可以通过开放权限的方式来处理，通过设置setAccessible(true);即可

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

/**
* <pre>
*      开放java反射权限，允许调用类的private属性或者方法
* </pre>
* <p>
* <pre>
* @author mazq
* 修改记录
*    修改后版本:     修改人：  修改日期: 2021/08/09 19:10  修改内容:
* </pre>
*/
public class AccessibleReflectionExample {

public static void main(String[] args) throws Exception{

test();
   }

public static void test() throws Exception{
       // 创建class实例对象
       Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
       Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
       con.setAccessible(true);
       Object obj = con.newInstance();

// 获取私有成员变量
       Field pwd = cls.getDeclaredField("password");
       // 开放私有变量的访问权限
       pwd.setAccessible(true);
       pwd.set(obj , "123456");

// 私有方法调用
       Method method = cls.getDeclaredMethod("priToString");
       method.setAccessible(true);
       System.out.println(method.invoke(obj));
   }
}

来源：https://blog.csdn.net/u014427391/article/details/119518788