導(dǎo)語(yǔ)
反射機(jī)制是Java程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的重要特征之一。
主要內(nèi)容
- 認(rèn)識(shí)反射
- 理解反射作用
- 利用反射來(lái)調(diào)用類的結(jié)構(gòu)
具體內(nèi)容
認(rèn)識(shí)反射
反射的話先通過(guò)“反”來(lái)理解，既然有“反”就有“正”，在正常情況下，一定是先有類而后再產(chǎn)生對(duì)象
所謂的“反”就是指可以利用對(duì)象找到對(duì)象的出處，在Object類里面提供有一個(gè)方法：
取得Class對(duì)象：public final Class<?> getClass()。
范例：觀察反
import java.util.Date; // 先有類
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Date date = new Date(); // 產(chǎn)生對(duì)象
System.out.println(date.getClass());
}
}
輸出結(jié)果
class java.util.Date
發(fā)現(xiàn)調(diào)用了getClass()方法后的輸出就輸出了類的完整名稱，等于是找到了對(duì)象的出處。
Class類對(duì)象實(shí)例化
java.lang.Class是一個(gè)類，這個(gè)類是反射操作的源頭，即：所有的反射都要從此類開(kāi)始進(jìn)行，而最關(guān)鍵的是這個(gè)類有三種實(shí)例化方式：
- 第一種：調(diào)用Object類中的getClass()方法。
import java.util.Date;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Date date = new Date();
Class<?> cls = date.getClass();
System.out.println(cls);
}
}
- 第二種：使用“類.class”取得。
import java.util.Date;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Date.class;
System.out.println(cls);
}
}
之前是在產(chǎn)生了類的實(shí)例化對(duì)象之后取得的Class對(duì)象，但是此時(shí)并沒(méi)有實(shí)例化對(duì)象的產(chǎn)生。
- 第三種：調(diào)用Class類提供的一個(gè)方法。實(shí)例化Class對(duì)象：public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException。
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("java.util.Date);
System.out.println(cls);
}
}
此時(shí)可以不使用import語(yǔ)句導(dǎo)入一個(gè)明確的類，而類名稱是采用字符串的形式進(jìn)行描述的。
反射實(shí)例化對(duì)象
當(dāng)拿到一個(gè)類的時(shí)候，肯定要直接使用關(guān)鍵字new進(jìn)行對(duì)象的實(shí)例化操作，這屬于習(xí)慣 性的做法，但是如果有了Class類對(duì)象，那么就可以做到，利用反射來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象實(shí)例化操作：
- 實(shí)例化對(duì)象方法：public T newInstance() throws throws InstantiationException, IllegalAccessException。
范例：利用反射實(shí)例化對(duì)象
package cn.cc.demo;
class Book {
public Book() {
System.out.println("Book類的無(wú)參構(gòu)造方法");
}
@Override
public String toString() {
return "這是一本書(shū)！";
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.demo.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 相當(dāng)于使用new調(diào)用無(wú)參構(gòu)造實(shí)例化
Book book = (Book) obj;
System.out.println(book);
}
}
輸出結(jié)果
Book類的無(wú)參構(gòu)造方法
這是一本書(shū)！
有了反射之后，以后進(jìn)行對(duì)象實(shí)例化的操作不再只是單獨(dú)的依靠關(guān)鍵字new完成了，反射也同樣可以完成，但是這并不表示new就被完全取代了。
在任何的開(kāi)發(fā)之中，new是造成耦合的最大元兇，一切的耦合都起源于new。
范例：觀察工廠設(shè)計(jì)模式
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃蘋(píng)果！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
if("apple".equals(className)) {
return new Apple();
}
return null;
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("apple");
f.eat();
}
}
如果此時(shí)增加了Fruit接口子類，那么就表示程序要修改工廠類。
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃蘋(píng)果！");
}
}
public class Orange implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃橘子！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
if("apple".equals(className)) {
return new Apple();
} else if() {
return new Orange();
} else {
return null;
}
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("apple");
f.eat();
}
}
每增加一個(gè)類就要去修改工廠類，那么如果隨時(shí)都可能增加子類呢？工廠類要一直被進(jìn)行修改。
因?yàn)楝F(xiàn)在工廠類中的對(duì)象都是通過(guò)關(guān)鍵字new直接實(shí)例化的，而new就成了所有問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。要想解決這一問(wèn)題，就只能夠依靠反射來(lái)完成。
package cn.cc.test;
interface Fruit {
public void eat();
}
public class Apple implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃蘋(píng)果！");
}
}
public class Orange implements Fruit {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃橘子！");
}
}
public class Factory {
public static Fruit getInstance(String className) {
Fruit f = null;
try {
f = (Fruit) Class.forName(className);
} catch(Exception e) {}
return f;
}
}
public class TestFactory {
public static void main(String args[]) {
Fruit f = Factory.getInstance("cn.cc.test.Apple");
f.eat();
}
}
輸出結(jié)果
吃蘋(píng)果！
此時(shí)的程序就真正完成了解耦合的目的，而且可擴(kuò)展性非常的強(qiáng)。
使用反射調(diào)用構(gòu)造
在之前 所編寫(xiě)的代碼實(shí)際上發(fā)現(xiàn)都默認(rèn)使用了類之中的無(wú)參構(gòu)造方法，可是類中還有可能不提供無(wú)參構(gòu)造。
范例：觀察代碼問(wèn)題
定義Book類：
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
private double price;
public Book(String title, double price) {
this.title = title;
this.price = price;
}
@Overide
public String toString() {
return "書(shū)名：" + this.title + " 價(jià)格：" + this.price;
}
}
定義TestDemo類：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 相當(dāng)于使用new調(diào)用無(wú)參構(gòu)造實(shí)例化
System.out.println(obj);
}
}
由于此時(shí)Book類沒(méi)有提供無(wú)參構(gòu)造方法，所以代碼會(huì)出錯(cuò)。
Exception in thread "main" java.lang.InstantiationException: cn.cc.po.Book
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)
at cn.cc.demo.TestDemo.main(TestDemo.java:5)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: cn.cc.po.Book.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
...
以上所出現(xiàn)的錯(cuò)誤指的就是因?yàn)楫?dāng)前Book類里面并沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造方法，所以程序無(wú)法進(jìn)行對(duì)象的實(shí)例化。在這種情況下，只能夠明確的調(diào)用有參構(gòu)造方法。
在Class類里面提供有一個(gè)方法能夠取得構(gòu)造：
- 取得全部構(gòu)造：public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException。
- 取得一個(gè)指定參數(shù)順序的構(gòu)造： public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
throws NoSuchMethodException, SecurityException。
以上兩個(gè)方法返回的都是“java.lang.reflect.Constructor”類的對(duì)象。在這個(gè)類中提供有一個(gè)明確傳遞有參構(gòu)造內(nèi)容的實(shí)例化對(duì)象的方法：public T newInstance(Object... args) throws InstantiationException,
IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException。
范例：明確調(diào)用類中的有參構(gòu)造
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
// public Book(String title, double price)，找到類型
Constructor<?> con = cls.getConstructor(String.class, double.class);
Object obj = con.newInstance("Java開(kāi)發(fā)", 79.8); // 實(shí)例化對(duì)象
System.out.println(obj);
}
}
輸出結(jié)果
書(shū)名：Java開(kāi)發(fā) 價(jià)格：79.8
簡(jiǎn)單Java類的開(kāi)發(fā)之中不管提供有多少個(gè)構(gòu)造方法，請(qǐng)至少保留有無(wú)參構(gòu)造（為反射實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候方便）。
反射調(diào)用方法
類中的普通方法只有在一個(gè)類產(chǎn)生實(shí)例化對(duì)象之后才可以調(diào)用，并且實(shí)例化對(duì)象的方式有三種：
- new實(shí)例化對(duì)象。
- 克隆對(duì)象。
- 通過(guò)反射實(shí)例化對(duì)象。
在Class類里面提供有以下取得類中Method（方法）的操作：
- 取得一個(gè)類中的全部方法：public Method[] getMethods() throws SecurityException。
- 取得指定方法：public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
throws NoSuchMethodException, SecurityException。
以上的兩個(gè)操作返回的是java.lang.reflect.Method類的對(duì)象，在這個(gè)類里面重點(diǎn)關(guān)注一個(gè)方法，調(diào)用方法：public native Object invoke(Object receiver, Object... args)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException。
范例：使用反射調(diào)用方法
定義一個(gè)Book類。
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public String getTitle() {
return title;
}
}
定義TestDemo類：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
String fieldName = "title"; // 要操作的成員
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 必須給出實(shí)例化對(duì)象
Method setMet = cls.getMethod("set" + initcap(fieldName), String.class);
Method getMet = cls.getMethod("get" + initcap(fieldName);
setMet.invoke(obj, "Java開(kāi)發(fā)"); // 等價(jià)于：Book類對(duì)象.setTitle("Java開(kāi)發(fā)");
System.out.println(getMet.invoke(obj)); // 等價(jià)于：Book類對(duì)象.getTitle();
}
public static String initcap(String str) {
return str.substring(0, 1).toUpperCase() + str.substring(1);
}
}
輸出結(jié)果
Java開(kāi)發(fā)
此時(shí)完全看不見(jiàn)具體的操作類型，也就是說(shuō)利用反射可以實(shí)現(xiàn)任意類的指定方法的調(diào)用。
反射調(diào)用成員
類中的屬性一定要在本類 實(shí)例化對(duì)象產(chǎn)生之后才可以分配內(nèi)存空間。在Class類里面提供有取得成員的方法：
- 取得全部成員：public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException。
- 取得指定成員：public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException。
返回的類型是java.lang.reflect.Field類，在這個(gè)類里面有兩個(gè)重要的方法：
- 取得屬性內(nèi)容：public native Object get(Object object)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。 - 設(shè)置屬性內(nèi)容：public native void set(Object object, Object value)
throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException。
一般情況下，類中的私有屬性，按原始的做法，此時(shí)它一定無(wú)法被外部所使用。
在java.lang.reflect.AccessibleObjject類下面（JDK1.8之后修改）：
- Executable：下面繼續(xù)繼承了Constructor、Method。
- Field。
在這個(gè)類中提供了一個(gè)方法：public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException，設(shè)置是否封裝。
范例：使用反射調(diào)用成員
定義一個(gè)Book類。
package cn.cc.po;
public class Book {
private String title;
}
定義TestDemo類：
package cn.cc.demo;
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
String fieldName = "title"; // 要操作的成員
Class<?> cls = Class.forName("cn.cc.po.Book");
Object obj = cls.newInstance(); // 必須給出實(shí)例化對(duì)象
Field titleField = cls.getDeclaredField(fieldName);
titleField.setAccessible(true); // 封裝取消了，否則不能調(diào)用private屬性
titleField.set(obj, "Java開(kāi)發(fā)"); // 等價(jià)于：Book類對(duì)象.title = "Java開(kāi)發(fā)";
System.out.println(titleField.get(obj)); // 等價(jià)于：Book類對(duì)象.title;
}
}
輸出結(jié)果
Java開(kāi)發(fā)
構(gòu)造方法與普通方法也同樣可以取消封裝，只不過(guò)很少這樣去做，而且對(duì)于屬性的訪問(wèn)還是建議使用setter、getter方法完成。
總結(jié)
- 實(shí)例化對(duì)象的方式又增加了一種反射。
- 對(duì)于簡(jiǎn)單Java類的定義應(yīng)該更加清晰了。
- 反射調(diào)用類結(jié)構(gòu)只是一個(gè)開(kāi)始。
