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JAVA反射机制实例教程

时间：2021-09-11 04:58 编辑：来源：阅读：
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摘要：JAVA反射机制实例教程

本文以实例形式详细讲述了Java的反射机制，是Java程序设计中重要的技巧。分享给大家供大家参考。具体分析如下：首先，Reflection是Java 程序开发语言的特征之一，它[b]允许运行中的 Java 程序对自身进行检查，或者说"自审"，并能直接操作程序的内部属性[/b]。例如，使用它能获得 Java 类中各成员的名称并显示出来。 Java 的这一能力在实际应用中也许用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。 JavaBean 是 reflection 的实际应用之一，它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过 reflection 动态的载入并取得 Java 组件(类) 的属性。 [b]1. 一个简单的例子[/b] 考虑下面这个简单的例子，让我们看看 reflection 是如何工作的。

import java.lang.reflect.*; 
public class DumpMethods { 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class c = Class.forName("java.util.Stack"); 
      Method m[] = c.getDeclaredMethods(); 
      
      for (int i = 0; i < m.length; i++) 
        System.out.println(m[i].toString()); 
   } 
   catch (Throwable e){ 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

它的结果输出为：

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。这个程序使用 Class.forName 载入指定的类，然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。 [b]2.开始使用 Reflection[/b] 用于 reflection 的类，如 Method，可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤：第一步是获得你想操作的类的 java.lang.Class 对象。在运行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 类来描述类和接口等。下面就是获得一个 Class 对象的方法之一：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

这条语句得到一个 String 类的类对象。还有另一种方法，如下面的语句： Class c = int.class; 或者 Class c = Integer.TYPE; 它们可获得基本类型的类信息。其中后一种方法中访问的是基本类型的封装类 (如 Integer) 中预先定义好的 TYPE 字段。第二步是调用诸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得该类中定义的所有方法的列表。一旦取得这个信息，就可以进行第三步了——使用 reflection API 来操作这些信息，如下面这段代码：

Class c = Class.forName("java.lang.String"); 
Method m[] = c.getDeclaredMethods(); 
System.out.println(m[0].toString());

它将以文本方式打印出 String 中定义的第一个方法的原型。在下面的例子中，这三个步骤将为使用 reflection 处理特殊应用程序提供例证。 [b]模拟 instanceof 操作符[/b] 得到类信息之后，通常下一个步骤就是解决关于 Class 对象的一些基本的问题。例如，Class.isInstance 方法可以用于模拟 instanceof 操作符：

class S { 
} 
public class IsInstance { 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("S"); 
      boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37)); 
      System.out.println(b1); 
      boolean b2 = cls.isInstance(new S()); 
      System.out.println(b2); 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

在这个例子中创建了一个S 类的 Class 对象，然后检查一些对象是否是S的实例。Integer(37) 不是，但 new S()是。 [b]3.找出类的方法[/b] 找出一个类中定义了些什么方法，这是一个非常有价值也非常基础的 reflection 用法。下面的代码就实现了这一用法：

import java.lang.reflect.*; 
public class Method1 { 
  private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException { 
  if (p == null) 
   throw new NullPointerException(); 
  return x; 
} 
  public static void main(String args[]) { 
    try { 
      Class cls = Class.forName("Method1"); 
      Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods(); 
      for (int i = 0; i < methlist.length; i++) { 
        Method m = methlist[i]; 
        System.out.println("name = " + m.getName()); 
        System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass()); 
        Class pvec[] = m.getParameterTypes(); 
        for (int j = 0; j < pvec.length; j++) 
          System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]); 
        Class evec[] = m.getExceptionTypes(); 
        for (int j = 0; j < evec.length; j++) 
          System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]); 
        System.out.println("return type = " + m.getReturnType()); 
        System.out.println("-----"); 
      } 
    } 
    catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
    } 
  } 
}

这个程序首先取得 method1 类的描述，然后调用 getDeclaredMethods 来获取一系列的 Method 对象，它们分别描述了定义在类中的每一个方法，包括 public 方法、protected 方法、package 方法和 private 方法等。如果你在程序中使用 getMethods 来代替 getDeclaredMethods，你还能获得继承来的各个方法的信息。取得了 Method 对象列表之后，要显示这些方法的参数类型、异常类型和返回值类型等就不难了。这些类型是基本类型还是类类型，都可以由描述类的对象按顺序给出。输出的结果如下：

name = f1 
decl class = class method1 
param #0 class java.lang.Object 
param #1 int 
exc #0 class java.lang.NullPointerException 
return type = int
-----
name = main 
decl class = class method1 
param #0 class [Ljava.lang.String; 
return type = void

[b]4.获取构造器信息[/b] 获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似，如：

import java.lang.reflect.*;
public class Constructor1 { 
  public Constructor1() { 
  } 
  protected Constructor1(int i, double d) { 
  } 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("Constructor1"); 
      Constructor ctorlist[] = cls.getDeclaredConstructors(); 
      for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) { 
       Constructor ct = ctorlist[i]; 
       System.out.println("name = " + ct.getName()); 
       System.out.println("decl class = " + ct.getDeclaringClass()); 
       Class pvec[] = ct.getParameterTypes(); 
       for (int j = 0; j < pvec.length; j++) 
         System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]); 
       Class evec[] = ct.getExceptionTypes(); 
       for (int j = 0; j < evec.length; j++) 
         System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]); 
       System.out.println("-----"); 
      } 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

这个例子中没能获得返回类型的相关信息，那是因为构造器没有返回类型。这个程序运行的结果是：

name = Constructor1
decl class = class Constructor1
param #0 int
param #1 double
-----
name = Constructor1
decl class = class Constructor1
-----

[b]5.获取类的字段(域)[/b] 找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的，下面的代码就在干这个事情：

import java.lang.reflect.*; 
public class Field1 { 
  private double d; 
  public static final int i = 37; 
  String s = "testing"; 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("Field1"); 
      Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields(); 
      for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) { 
       Field fld = fieldlist[i]; 
       System.out.println("name = " + fld.getName()); 
       System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass()); 
       System.out.println("type = " + fld.getType()); 
       int mod = fld.getModifiers(); 
       System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod)); 
       System.out.println("-----"); 
      } 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

这个例子和前面那个例子非常相似。例中使用了一个新东西 Modifier，它也是一个 reflection 类，用来描述字段成员的修饰语，如“private int”。这些修饰语自身由整数描述，而且使用 Modifier.toString 来返回以“官方”顺序排列的字符串描述 (如“static”在“final”之前)。这个程序的输出是：

name = d
decl class = class Field1
type = double
modifiers = private
-----
name = i
decl class = class Field1
type = int
modifiers = public static final
-----
name = s
decl class = class Field1
type = class java.lang.String
modifiers = 
-----

和获取方法的情况一下，获取字段的时候也可以只取得在当前类中申明了的字段信息 (getDeclaredFields)，或者也可以取得父类中定义的字段 (getFields) 。 [b]6.根据方法的名称来执行方法[/b] 文本到这里，所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用 reflection 来做一些其它的事情，比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作：

import java.lang.reflect.*; 
public class Method2 { 
  public int add(int a, int b) { 
   return a + b; 
  } 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("Method2"); 
      Class partypes[] = new Class[2]; 
      partypes[0] = Integer.TYPE; 
      partypes[1] = Integer.TYPE; 
    
      Method meth = cls.getMethod("add", partypes); 
      Method2 methobj = new Method2(); 
      Object arglist[] = new Object[2]; 
      arglist[0] = new Integer(37); 
      arglist[1] = new Integer(47); 
      Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist); 
      Integer retval = (Integer) retobj; 
      System.out.println(retval.intValue()); 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

假如一个程序在执行的某处的时候才知道需要执行某个方法，这个方法的名称是在程序的运行过程中指定的 (例如，JavaBean 开发环境中就会做这样的事)，那么上面的程序演示了如何做到。上例中，getMethod用于查找一个具有两个整型参数且名为 add 的方法。找到该方法并创建了相应的Method 对象之后，在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候，需要提供一个参数列表，这在上例中是分别包装了整数 37 和 47 的两个 Integer 对象。执行方法的返回的同样是一个 Integer 对象，它封装了返回值 84。 [b]7.创建新的对象[/b] 对于构造器，则不能像执行方法那样进行，因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象 (准确的说，创建一个对象的过程包括分配内存和构造对象)。所以，与上例最相似的例子如下：

import java.lang.reflect.*; 
public class Constructor2 { 
  public Constructor2() { 
  } 
  public Constructor2(int a, int b) { 
   System.out.println("a = " + a + " b = " + b); 
  } 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("Constructor2"); 
      Class partypes[] = new Class[2]; 
      partypes[0] = Integer.TYPE; 
      partypes[1] = Integer.TYPE; 
      Constructor ct = cls.getConstructor(partypes); 
      Object arglist[] = new Object[2]; 
      arglist[0] = new Integer(37); 
      arglist[1] = new Integer(47); 
      Object retobj = ct.newInstance(arglist); 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

根据指定的参数类型找到相应的构造函数并执行它，以创建一个新的对象实例。使用这种方法可以在程序运行时动态地创建对象，而不是在编译的时候创建对象，这一点非常有价值。 [b]8.改变字段(域)的值[/b] reflection 的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection 可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它，下面的例子可以说明这一点：

import java.lang.reflect.*; 
public class Field2 { 
  public double d; 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("Field2"); 
      Field fld = cls.getField("d"); 
      Field2 f2obj = new Field2(); 
      System.out.println("d = " + f2obj.d); 
      fld.setDouble(f2obj, 12.34); 
      System.out.println("d = " + f2obj.d); 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

这个例子中，字段 d 的值被变为了 12.34。 [b]9.使用数组[/b] 本文介绍的 reflection 的最后一种用法是创建的操作数组。数组在 Java 语言中是一种特殊的类类型，一个数组的引用可以赋给 Object 引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的：

import java.lang.reflect.*; 
public class Array1 { 
  public static void main(String args[]) { 
   try { 
      Class cls = Class.forName("java.lang.String"); 
      Object arr = Array.newInstance(cls, 10); 
      Array.set(arr, 5, "this is a test"); 
      String s = (String) Array.get(arr, 5); 
      System.out.println(s); 
   } 
   catch (Throwable e) { 
      System.err.println(e); 
   } 
  } 
}

例中创建了 10 个单位长度的 String 数组，为第 5 个位置的字符串赋了值，最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。下面这段代码提供了一个更复杂的例子：

import java.lang.reflect.*; 
public class Array2 { 
  public static void main(String args[]) { 
   int dims[] = new int[]{5, 10, 15}; 
   Object arr = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims); 
   Object arrobj = Array.get(arr, 3); 
   Class cls = arrobj.getClass().getComponentType(); 
   System.out.println(cls); 
   arrobj = Array.get(arrobj, 5); 
   Array.setInt(arrobj, 10, 37); 
   int arrcast[][][] = (int[][][]) arr; 
   System.out.println(arrcast[3][5][10]); 
  } 
}

例中创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并为处于 [3][5][10] 的元素赋了值为 37。注意，多维数组实际上就是数组的数组，例如，第一个 Array.get 之后，arrobj 是一个 10 x 15 的数组。进而取得其中的一个元素，即长度为 15 的数组，并使用 Array.setInt 为它的第 10 个元素赋值。注意[b]创建数组时的类型是动态的，在编译时并不知道其类型[/b]。相信本文所述对大家Java程序设计的学习有一定的借鉴价值。

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