Java學習之反射機制及應用場景

總李寫程式碼發表於2016-11-10
Java反射

前言：

      最近公司正在進行業務元件化程式，其中的路由實現用到了Java的反射機制，既然用到了就想著好好學習總結一下，其實無論是之前的EventBus 2.x版本還是Retrofit、早期的View註解框架都或多或少的用到Java的反射機制。以下是自己使用反射的兩個地方，感興趣的同學可以看下：Android okHttp網路請求之Json解析，Android業務元件化之子模組SubModule的拆分以及它們之間的路由Router實現。

什麼是Java反射機制？

     JAVA反射機制是在執行狀態中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個物件，都能夠呼叫它的任意一個方法；這種動態獲取的以及動態呼叫物件的方法的功能稱為Java的反射機制。

反射機制提供了哪些功能？

  • 在執行時判定任意一個物件所屬的類

  • 在執行時構造任意一個類的物件；

  • 在執行時判定任意一個類所具有的成員變數和方法；

  • 在執行時呼叫任意一個物件的方法；

  • 生成動態代理；

Java反射機制類：

java.lang.Class; //類               
java.lang.reflect.Constructor;//構造方法 
java.lang.reflect.Field; //類的成員變數       
java.lang.reflect.Method;//類的方法
java.lang.reflect.Modifier;//訪問許可權

Java反射機制實現：

1.）class物件的獲取

//第一種方式 通過物件getClass方法
Person person = new Person();
Class<?> class1 = person.getClass();
//第二種方式 通過類的class屬性
class1 = Person.class;
try {
    //第三種方式 通過Class類的靜態方法——forName()來實現
    class1 = Class.forName("com.whoislcj.reflectdemo.Person");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

2.）獲取class物件的摘要資訊

boolean isPrimitive = class1.isPrimitive();//判斷是否是基礎型別
boolean isArray = class1.isArray();//判斷是否是集合類
boolean isAnnotation = class1.isAnnotation();//判斷是否是註解類
boolean isInterface = class1.isInterface();//判斷是否是介面類
boolean isEnum = class1.isEnum();//判斷是否是列舉類
boolean isAnonymousClass = class1.isAnonymousClass();//判斷是否是匿名內部類
boolean isAnnotationPresent = class1.isAnnotationPresent(Deprecated.class);//判斷是否被某個註解類修飾

String className = class1.getName();//獲取class名字 包含包名路徑
Package aPackage = class1.getPackage();//獲取class的包資訊
String simpleName = class1.getSimpleName();//獲取class類名
int modifiers = class1.getModifiers();//獲取class訪問許可權

Class<?>[] declaredClasses = class1.getDeclaredClasses();//內部類
Class<?> declaringClass = class1.getDeclaringClass();//外部類

3.）獲取class物件的屬性、方法、建構函式等

Field[] allFields = class1.getDeclaredFields();//獲取class物件的所有屬性
Field[] publicFields = class1.getFields();//獲取class物件的public屬性
try {
    Field ageField = class1.getDeclaredField("age");//獲取class指定屬性
    Field desField = class1.getField("des");//獲取class指定的public屬性
} catch (NoSuchFieldException e) {
    e.printStackTrace();
}

Method[] methods = class1.getDeclaredMethods();//獲取class物件的所有宣告方法
Method[] allMethods = class1.getMethods();//獲取class物件的所有方法 包括父類的方法

Class parentClass = class1.getSuperclass();//獲取class物件的父類
Class<?>[] interfaceClasses = class1.getInterfaces();//獲取class物件的所有介面

Constructor<?>[] allConstructors = class1.getDeclaredConstructors();//獲取class物件的所有宣告建構函式
Constructor<?>[] publicConstructors = class1.getConstructors();//獲取class物件public建構函式
try {
    Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class});//獲取指定宣告建構函式
    Constructor publicConstructor = class1.getConstructor(new Class[]{});//獲取指定宣告的public建構函式
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
}

Annotation[] annotations = class1.getAnnotations();//獲取class物件的所有註解
Annotation annotation = class1.getAnnotation(Deprecated.class);//獲取class物件指定註解

Type genericSuperclass = class1.getGenericSuperclass();//獲取class物件的直接超類的 Type
Type[] interfaceTypes = class1.getGenericInterfaces();//獲取class物件的所有介面的type集合

4.）class物件動態生成

//第一種方式 Class物件呼叫newInstance()方法生成
Object obj = class1.newInstance();
//第二種方式 物件獲得對應的Constructor物件，再通過該Constructor物件的newInstance()方法生成
Constructor<?> constructor = class1.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class});//獲取指定宣告建構函式
obj = constructor.newInstance(new Object[]{"lcj"});

5.）動態呼叫函式

try {
    // 生成新的物件：用newInstance()方法
    Object obj = class1.newInstance();
    //判斷該物件是否是Person的子類
    boolean isInstanceOf = obj instanceof Person;
    //首先需要獲得與該方法對應的Method物件
    Method method = class1.getDeclaredMethod("setAge", new Class[]{int.class});
    //呼叫指定的函式並傳遞引數
    method.invoke(obj, 28);
    method = class1.getDeclaredMethod("getAge");
    Object result = method.invoke(obj, new Class[]{});
} catch (InstantiationException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
    e.printStackTrace();
}

6.)通過反射機制獲取泛型型別

例如下面這種結構

//People類
public class People<T> {}
//Person類繼承People類
public class Person<T> extends People<String> implements PersonInterface<Integer> {}
//PersonInterface介面
public interface PersonInterface<T> {}

獲取泛型型別

Person<String> person = new Person<>();
//第一種方式 通過物件getClass方法
Class<?> class1 = person.getClass();
Type genericSuperclass = class1.getGenericSuperclass();//獲取class物件的直接超類的 Type
Type[] interfaceTypes = class1.getGenericInterfaces();//獲取class物件的所有介面的Type集合

getComponentType(genericSuperclass);
getComponentType(interfaceTypes[0]);
getComponentType具體實現
private Class<?> getComponentType(Type type) {
Class<?> componentType = null;
if (type instanceof ParameterizedType) {
    //getActualTypeArguments()返回表示此型別實際型別引數的 Type 物件的陣列。
    Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
    if (actualTypeArguments != null && actualTypeArguments.length > 0) {
    componentType = (Class<?>) actualTypeArguments[0];
    }
} else if (type instanceof GenericArrayType) {
    // 表示一種元素型別是引數化型別或者型別變數的陣列型別
    componentType = (Class<?>) ((GenericArrayType) type).getGenericComponentType();
} else {
    componentType = (Class<?>) type;
}
return componentType;
}

6.)通過反射機制獲取註解資訊

 這裡重點以獲取Method的註解資訊為例
try {
    //首先需要獲得與該方法對應的Method物件
    Method method = class1.getDeclaredMethod("jumpToGoodsDetail", new Class[]{String.class, String.class});
    Annotation[] annotations1 = method.getAnnotations();//獲取所有的方法註解資訊
    Annotation annotation1 = method.getAnnotation(RouterUri.class);//獲取指定的註解資訊
    TypeVariable[] typeVariables1 = method.getTypeParameters();
    Annotation[][] parameterAnnotationsArray = method.getParameterAnnotations();//拿到所有引數註解資訊
    Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();//獲取所有引數class型別
    Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();//獲取所有引數的type型別
    Class<?> returnType = method.getReturnType();//獲取方法的返回型別
    int modifiers = method.getModifiers();//獲取方法的訪問許可權
} catch (NoSuchMethodException e) {
    e.printStackTrace();
}

 反射機制的應用場景：

  • 逆向程式碼 ，例如反編譯
  • 與註解相結合的框架 例如Retrofit
  • 單純的反射機制應用框架 例如EventBus 2.x
  • 動態生成類框架 例如Gson

反射機制的優缺點：

 優點：

    執行期型別的判斷，動態類載入，動態代理使用反射。

 缺點：

    效能是一個問題，反射相當於一系列解釋操作，通知jvm要做的事情，效能比直接的java程式碼要慢很多。

總結：

    Java的反射機制在平時的業務開發過程中很少使用到，但是在一些基礎框架的搭建上應用非常廣泛，今天簡單的總結學習了一下，還有很多未知的知識等以後用到再做補充。

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