• Java反射概述
• 示例
  • Code
  • 分析
• 類裝載器ClassLoader
  • 工作機制
  • ClassLoader分類
  • 全盤負責委托機制
  • 重要方法
    • loadClassString name
    • defineClassString name byte b int off int len
    • findSystemClassString name
    • findLoadedClassString name
    • getParent
  • 總結
• Java反射機制
  • 三個主要的反射類
    • Constructor
    • Method
    • Field

Java反射概述

Java語言允許通過程序化的方式間接對Class進行操作。

Class文件由類裝載器裝載后，在JVM中形成一份描述Class結構的元信息對象，通過該元對象可以獲知Class的結構信息，如構造函數、屬性和方法等。

Java允許用戶借由這個與Class相關的元信息對象間接調用Class對象的功能， 這就為使用程序化方式操作Class對象開辟了途徑。

使用反射不同于常規的Java編程，其中它與 元數據–描述其它數據的數據協作。Java語言反射接入的特殊類型的原數據是JVM中類和對象的描述。

Java反射機制可以讓我們在編譯期（Compile Time）之外的運行期（Runtime）獲得任何一個類的字節碼。包括接口、變量、方法等信息。還可以讓我們在運行期實例化對象，通過調用get/set方法獲取變量的值。

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示例

Code

我們將用下面這個例子來了解Java反射機制。

package com.xgj.master.ioc.reflect;public class Car {private String brand ;private String color;private int speed;public String getBrand() {return brand;}public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}public int getSpeed() {return speed;}public void setSpeed(int speed) {this.speed = speed;}/*** * @Title:Car* @Description:默認構造函數*/public Car(){}/*** * @Title:Car* @Description:帶參構造函數* @param brand* @param color* @param speed*/public Car(String brand ,String color ,int speed){this.brand = brand;this.color = color;this.speed = speed;}public void introduceCar(){System.out.println("Car : " + this.brand + " , " + this.color + " , " + this.speed);}}

通常情況下，我們實例化類，調用類中的方法如下：

Car car = new Car("BMW","Black",180);car.introduceCar();

輸出： Car : BMW , Black , 180

這是使用傳統的方式來直接調用目標類的方法。

如果使用Java的反射機制 該如何控制目標類呢？

來看代碼

package com.xgj.master.ioc.reflect;import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Method;public class ReflectTest {public static Car initCarByDefaultConstrut() throws Exception {// （1）通過類裝載器獲取Car類對象ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();Class claz = loader.loadClass("com.xgj.master.ioc.reflect.Car");// （2）獲取類的默認構造函數，并通過它實例化CarConstructor constructor = claz.getDeclaredConstructor(null);Car car = (Car) constructor.newInstance();// （3）通過反射方法設置屬性Method method = claz.getMethod("setBrand", String.class);method.invoke(car, "BMW");Method method2 = claz.getMethod("setColor", String.class);method2.invoke(car, "black");Method method3 = claz.getMethod("setSpeed", int.class);method3.invoke(car, 100);return car;}public static void main(String[] args) throws Exception {initCarByDefaultConstrut().introduceCar();}}

運行結果： Car : BMW , black , 100

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分析

我們完全可以通過編程方式調用Class的各項功能，與通過構造函數和方法直接調用類的功能的效果是一致的，只不過是間接調用罷了。

幾個重要的反射類

• ClassLoader
• Class
• Constructor
• Method .
  通過這些反射類我們就可以間接的調用目標Class的各項功能。

在（1）處，我們獲取當前線程的ClassLoader, 然后通過指全限定類名com.xgj.master.ioc.reflect.Car 來裝載Car類對應的反射實例。

在（2）處，我們通過Car的反射類對象獲取Car的默認構造函數對象，通過構造函數對象的newInstance()方法實例化Car對象，等同于 new Car()

在（3）處，我們又通過Car的反射類對象的getMethod(String methodName, Class paramsClass)獲取屬性的Setter方法對象，其中第一個參數是目標Class的方法名，第二個參數是方法入參的對象類型。

在獲取到方法反射對象后，就可以通過invoke(Object ob, Object param)方法調用目標類的方法了。 該方法的第一個禪師是操作的目標類對象實例，第二個參數目標方法的入參。

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類裝載器ClassLoader

工作機制

類裝載器就是尋找類的字節碼文件并構造類在JVM內部表示對象的組件。

類裝載器把一個類裝入JVM中，步驟如下：

裝載：查找和導入Class

鏈接：執行校驗、準備和解析步驟（解析步驟可選）

初始化：對類的靜態變量、靜態代碼塊執行初始化工作
其中第二步操作包括：
（1）. 檢驗：檢查載入Class文件數據的正確性
（2）. 準備：給類的靜態變量分配存儲空間
（3）. 解析：將符號引用轉換為直接引用

類裝載工作由ClassLoader及其子類負責，負責在運行時查找和裝入Class直接碼文件。

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ClassLoader分類

JVM運行期間會產生3個ClassLoader

• 根裝載器
• ExtClassLoader(擴展類裝載器)

• AppClassLoader(應用類裝載器)

  其中 ExtClassLoader和AppClassLoader 是 ClassLoader的子類
  根裝載器不是ClassLoader的子類，它是C++編寫。

• 根裝載器負責裝載JRE的核心類庫，比如JRE目標下的JAR

• ExtClassLoader負責裝載JRE擴展目錄ext中的JAR包

• AppClassLoader負責裝載應用Classpath路徑下的類包

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三者關系： 根裝載器是ExtClassLoader的父裝載器，ExtClassLoader是AppClassLoader的父裝載器。 默認情況下，使用AppClassLoader來裝載應用程序的類。

驗證下：

package com.xgj.master.ioc.classloader;public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();System.out.println("current loader:" + classLoader);System.out.println("parent laoder:" + classLoader.getParent());System.out.println("grandparent laoder:" + classLoader.getParent().getParent());}}

輸出：

current loader:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@8391b0c parent laoder:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5d1eb50b grandparent laoder:null

根裝載器在Java中無法獲取到它的句柄，因此返回null .

全盤負責委托機制

JVM裝載類時使用“全盤負責委托機制”。

全盤負責：是指當一個ClassLoader裝載一個類時，除非顯示地使用另外一個ClassLoader，該類所依賴以及引用的類也由這個ClassLoader載入。

委托機制：是指先委托父類裝載器尋找目標類，只有在找不到的情況下才從自己的類路徑中查找并裝載目標類。

這一點是從安全角度考慮，舉個例子，比如有人惡意編寫了一個基礎類如java.lang.String 并裝載到JVM中，如果沒有委托機制，jvm就會讀取了這個惡意基礎類，全盤負責委托機制保證了java.lang.String永遠由根裝載器來裝載，避免了安全隱患的發生。

如何查看JVM從哪個JAR包中加載指定類呢？

請看 Java-查看JVM從哪個JAR包中加載指定類

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重要方法

loadClass(String name)

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {return loadClass(name, false);} protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}if (c == null) {// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}}

name參數指定類裝載器需要裝載的類的名字，必須使用全限定類名。

該方法有一個重載方法 loadClass(String name ,boolean resolve) .resolve參數告訴類裝載器是否需要解析該類， 如果JVM只需要知道該類是否存在或者找出該類的超類，那么就不需要進行解析。

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defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)

將類文件的字節數組轉換成JVM內部的java.lang.Class對象。 參數name為字節數組對應的全限定類名。

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findSystemClass(String name)

protected final Class<?> findSystemClass(String name)throws ClassNotFoundException{ClassLoader system = getSystemClassLoader();if (system == null) {if (!checkName(name))throw new ClassNotFoundException(name);Class cls = findBootstrapClass(name);if (cls == null) {throw new ClassNotFoundException(name);}return cls;}return system.loadClass(name);}

從本地文件系統裝載Class文件，不存在則拋出ClassNotFoundException。 該方法為AJVM默認使用的裝載機制。

findLoadedClass(String name)

調用該方法查看ClassLoader是否已經載入某個類，如果載入，返回java.lang.Class對象，否則返回null.

如果強行裝載已經存在的類，將拋出鏈接錯誤。

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getParent()

@CallerSensitivepublic final ClassLoader getParent() {if (parent == null)return null;SecurityManager sm = System.getSecurityManager();if (sm != null) {checkClassLoaderPermission(parent, Reflection.getCallerClass());}return parent;}

獲取類裝載器的父裝載器。 除了根裝載器外，所有的類裝載器都有且有且只有一個父裝載器。 ExtClassLoader的父裝載器是根裝載器。 因為根裝載器非Java語言編寫，因此無法獲得，返回null.

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總結

除了ＪＶＭ默認的３個ClassLoader外，用戶也可以編寫自己的第三方類裝載器，以實現一些特殊的需求。

類文件被裝載并解析后，在JVM內將擁有一個對應的java.lang.Class類描述對象，該類的實例都擁有指向這個類描述對象的引用，而類描述對象又擁有指向關聯ClassLoader的引用。

如下圖《類實例、類描述對象及裝載器的關系》所示

每個類在JVM中都有一個對應的java.lang.Class對象。它提供了類結構信息的描述。

Class沒有public的構造方法，Class對象是在裝載類時由JVM通過調用類裝載器中的defineClass()方法自動構造的。

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Java反射機制

Class反射對象描述類定義結構，可以從Class對象中獲取構造函數、成員變量、方法類等類元素的反射對象，并以編程的方式通過這些反射對象對目標類對象進行操作。

這些反射對象定義在java.lang.reflect包中。

三個主要的反射類

Constructor

類的構造函數反射類。

通過Class#getConstructors()方法可以獲取類的所有構造函數反射對象數組。

在Java5.0中，還可以通過getConstructor(Class...parameterTypes)獲取擁有特定入參的構造函數反射對象。

Constructor的一個主要方法是newInstance（Object[] initargs）,通過該方法可以創建一個對象類的實例。相當于new關鍵字。

在Java5.0中，該方法演化為更為靈活的形式：newInstance(Object...initargs)

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Method

類方法的反射類。

通過Class#getDeclaredMethods()方法可以獲取類的所有方法反射類對象數組Method[].

在Java5.0中，可以通過getDeclaredMethod(String name,Class...parameterTypes)獲取特定簽名的方法。其中name為方法名，Class...為方法入參類型列表。

Method最主要的方法是invoke(Object obj , Object[] args) , 其中obj表示操作的目標對象；args為方法入參。

在Java5.0中，該方法調整為invoke(Object obj, Object...args) .

此外，其他比較常用的方法：

• Class getReturnType()：獲取方法的返回值烈性
• Class[] getParamaterTypes():獲取方法的入參類型數組
• Class[] getExceptionTypes() 獲取該方法的異常類型數組
• Annotation[][] getParameterAnnotations() 獲取方法的注解洗洗，是Java5.0中新增的方法。

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Field

類的成員變量的反射類。

通過Class#getDeclaredFields()方法可以獲取類的成員變量反射對象數組，
通過Class#getDeclaredField(String name)則可以獲取某個特定名稱的成員變量反射對象。

Field類的主要方法是set(Object obj ， Object value) 其中obj表示操作的目標對象，通過value為目標對象的成員變量設置值。

如果成員變量為基礎類型，則可以使用Field類中提供的帶類型名的值設置方法，比如setBoolean(Object obj ， Object value)、setInt（Object obj ， Object value）等。

此外Java還未包提供了Package反射類，在Java5.0中還未注解提供了AnnotatedElement反射類。

對于private或者procted成員變量和方法，只要JVM的安全機制允許，也可以通過反射調用。比如：

package com.xgj.master.ioc.reflect;public class PrivateCar {private String brand;protected void introduce() {System.out.println("brand:" + brand);}} package com.xgj.master.ioc.reflect;import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method;public class PrivateCarTest {public static void main(String[] args) throws Exception {ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();Class claz = classLoader.loadClass("com.xgj.master.ioc.reflect.PrivateCar");PrivateCar pcar = (PrivateCar) claz.newInstance();Field field = claz.getDeclaredField("brand");// 取消Java語言訪問檢查以便訪問private變量field.setAccessible(true);field.set(pcar, "BMW");Method method = claz.getDeclaredMethod("introduce", (Class[]) null);// 取消Java語言訪問檢查以便訪問protected方法method.setAccessible(true);method.invoke(pcar, (Object[]) null);}}

在訪問private 或者 protected成員變量和方法時，必須通過setAccessible(boolean access)方法取消Java語言檢查，否則將拋出IllegalAccessException. 如果JVM的安全管理器（SecurityManager）設置了相應的安全機制，那么調用該方法會拋出SecurityException

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java-Java反射的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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