面試官：Java 反射是什麼？我回答不上來！

一.概念

反射就是把Java的各種成分對映成相應的Java類。

Class類的構造方法是private，由JVM建立。

反射是java語言的一個特性，它允程式在執行時（注意不是編譯的時候）來進行自我檢查並且對內部的成員進行操作。例如它允許一個java的類獲取他所有的成員變數和方法並且顯示出來。Java 的這一能力在實際應用中也許用得不是很多，但是在其它的程式設計語言中根本就不存在這一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就沒有辦法在程式中獲得函式定義相關的資訊。（來自Sun）

JavaBean 是 reflection 的實際應用之一，它能讓一些工具視覺化的操作軟體元件。這些工具透過 reflection 動態的載入並取得 Java 元件(類) 的屬性。

反射是從1.2就有的，後面的三大框架都會用到反射機制,涉及到類"Class",無法直接new CLass()，其物件是記憶體裡的一份位元組碼.

Class 類的例項表示正在執行的 Java 應用程式中的類和介面。列舉是一種類，註釋是一種介面。每個陣列屬於被對映為 Class 物件的一個類，所有具有相同元素型別和維數的陣列都共享該 Class 物件。

基本的 Java型別（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和關鍵字 void 也表示為 Class 物件。Class 沒有公共構造方法。

Class 物件是在載入類時由 Java 虛擬機器以及透過呼叫類載入器中的 defineClass 方法自動構造的。

Person p1 = new Person();
//下面的這三種方式都可以得到位元組碼
CLass c1 = Date.class();
p1.getClass();
//若存在則載入，否則新建,往往使用第三種,類的名字在寫源程式時不需要知道，到執行時再傳遞過來
Class.forName("java.lang.String");

Class.forName()位元組碼已經載入到java虛擬機器中，去得到位元組碼；java虛擬機器中還沒有生成位元組碼 用類載入器進行載入，載入的位元組碼緩衝到虛擬機器中。

考慮下面這個簡單的例子，讓我們看看 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);
      }
   }
}

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)

這樣就列出了java.util.Stack 類的各方法名以及它們的限制符和返回型別。這個程式使用 Class.forName 載入指定的類，然後呼叫 getDeclaredMethods 來獲取這個類中定義了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用來描述某個類中單個方法的一個類。

以下示例使用 Class 物件來顯示物件的類名：

void printClassName(Object obj) {
       System.out.println("The class of " + obj +
                     " is " + obj.getClass().getName());
}

還可以使用一個類字面值（JLS Section 15.8.2）來獲取指定型別（或 void）的 Class 物件。例如：

System.out.println("The name of class Foo is: "+Foo.class.getName());

在沒有物件例項的時候，主要有兩種辦法。

//獲得類型別的兩種方式
Class cls1 = Role.class;
Class cls2 = Class.forName("yui.Role");

注意第二種方式中，forName中的引數一定是完整的類名（包名+類名），並且這個方法需要捕獲異常。現在得到cls1就可以建立一個Role類的例項了，利用Class的newInstance方法相當於呼叫類的預設的構造器。

Object o = cls1.newInstance();
//建立一個例項
//Object o1 = new Role();   //與上面的方法等價

二.常用方法

1.isPrimitive(判斷是否是基本型別的位元組碼)

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String str = "abc";
        Class cls1 = str.getClass();
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3 = null;//必須要加上null
        try {
            cls3 = Class.forName("java.lang.String");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(cls1==cls2);
        System.out.println(cls1==cls3);

        System.out.println(cls1.isPrimitive());
        System.out.println(int.class.isPrimitive());//判定指定的 Class 物件是否表示一個基本型別。
        System.out.println(int.class == Integer.class);
        System.out.println(int.class == Integer.TYPE);
        System.out.println(int[].class.isPrimitive());
        System.out.println(int[].class.isArray());
    }
}

結果：

true
true
false
true
false
true
false
true

2.getConstructor和getConstructors()

java中構造方法沒有先後順序，透過型別和引數個數區分。

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException {
        // TODO Auto-generated method stub
        String str = "abc";

        System.out.println(String.class.getConstructor(StringBuffer.class));
    }
}

3.Filed類代表某一類中的一個成員變數。

import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
        ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4);
        Field fieldx = rp1.getClass().getField("x");//必須是x或者y
        System.out.println(fieldx.get(rp1));

        /*
         * private的成員變數必須使用getDeclaredField，並setAccessible(true),否則看得到拿不到
         */
        Field fieldy = rp1.getClass().getDeclaredField("y");
        fieldy.setAccessible(true);//暴力反射
        System.out.println(fieldy.get(rp1));

    }
}

class ReflectPointer {

    public int x = 0;
    private int y = 0;

    public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相當於右鍵source
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

三.典型例題

1.將所有String型別的成員變數裡的b改成a。

import java.lang.reflect.Field;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
        ReflectPointer rp1 = new ReflectPointer(3,4);
        changeBtoA(rp1);
        System.out.println(rp1);

    }

    private static void changeBtoA(Object obj) throws RuntimeException, Exception {
        Field[] fields = obj.getClass().getFields();

        for(Field field : fields) {
            //if(field.getType().equals(String.class))
            //由於位元組碼只有一份,用equals語義不準確
            if(field.getType()==String.class) {
                String oldValue = (String)field.get(obj);
                String newValue = oldValue.replace('b', 'a');
                field.set(obj,newValue);
            }
        }
    }
}

class ReflectPointer {

    private int x = 0;
    public int y = 0;
    public String str1 = "ball";
    public String str2 = "basketball";
    public String str3 = "itcat";

    public ReflectPointer(int x,int y) {//alt + shift +s相當於右鍵source
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "ReflectPointer [str1=" + str1 + ", str2=" + str2 + ", str3="
                + str3 + "]";
    }
}

2.寫一個程式根據使用者提供的類名，呼叫該類的裡的main方法。

為什麼要用反射的方式呢？

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

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
        String str = args[0];
        /*
         * 這樣會陣列角標越界，因為壓根沒有這個字元陣列
         * 需要右鍵在run as-configurations-arguments裡輸入b.Inter（完整類名）
         *
         */
        Method m = Class.forName(str).getMethod("main",String[].class);
        //下面這兩種方式都可以,main方法需要一個引數

        m.invoke(null, new Object[]{new String[]{"111","222","333"}});
        m.invoke(null, (Object)new String[]{"111","222","333"});//這個可以說明，陣列也是Object
        /*
         * m.invoke(null, new String[]{"111","222","333"})
         * 上面的不可以,因為java會自動拆包
         */
    }
}

class Inter {
    public static void main(String[] args) {
        for(Object obj : args) {
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

3.模擬 instanceof 運算子

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);
      }
   }
}

在這個例子中建立了一個S 類的 Class 物件，然後檢查一些物件是否是S的例項。Integer(37) 不是，但 new S()是。

四.Method類

代表類（不是物件）中的某一方法。

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/*
 * 人在黑板上畫圓，涉及三個物件,畫圓需要圓心和半徑，但是是私有的，畫圓的方法
 * 分配給人不合適。
 *
 * 司機踩剎車，司機只是給列車發出指令，剎車的動作還需要列車去完成。
 *
 * 面試經常考物件導向的設計，比如人關門，人只是去推門。
 *
 * 這就是專家模式：誰擁有資料，誰就是專家,方法就分配給誰
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
        String str = "shfsfs";
        //包開頭是com表示是sun內部用的，java打頭的才是使用者的
        Method mtCharAt = String.class.getMethod("charAt", int.class);
        Object ch = mtCharAt.invoke(str,1);//若第一個引數是null，則肯定是靜態方法
        System.out.println(ch);

        System.out.println(mtCharAt.invoke(str, new Object[]{2}));//1.4語法

    }

}

五.陣列的反射

Array工具類用於完成陣列的反射操作。

同型別同緯度有相同的位元組碼。

int.class和Integer.class不是同一份位元組碼，Integer.TYPE，TYPE代表包裝類對應的基本類的位元組碼 int.class==Integer.TYPE。

import java.util.Arrays;

/*
 * 從這個例子看出即便位元組碼相同但是物件也不一定相同,根本不是一回事
 *
 */
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws SecurityException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, Exception {
        int[] a = new int[3];
        int[] b = new int[]{4,5,5};//直接賦值後不可以指定長度，否則ＣＥ
        int[][] c = new int[3][2];
        String[] d = new String[]{"jjj","kkkk"};
        System.out.println(a==b);//false
        System.out.println(a.getClass()==b.getClass());//true
        //System.out.println(a.getClass()==d.getClass());    //比較位元組碼a和cd也沒法比
        System.out.println(a.getClass());//輸出class [I
        System.out.println(a.getClass().getName());//輸出[I,中括號表示陣列，I表示整數

        System.out.println(a.getClass().getSuperclass());//輸出class java.lang.Object
        System.out.println(d.getClass().getSuperclass());//輸出class java.lang.Object

        //由於父類都是Object,下面都是可以的
        Object obj1 = a;//不可是Object[]
        Object obj2 = b;
        Object[] obj3 = c;//基本型別的一位陣列只可以當做Object，非得還可以當做Object[]
        Object obj4 = d;

        //注意asList處理int[]和String[]的區別
        System.out.println(Arrays.asList(b));//1.4沒有可變引數，使用的是陣列,[[I@1bc4459]
        System.out.println(Arrays.asList(d));//[jjj, kkkk]

    }
}

六.結束語

以上就是反射機制的簡單的使用，顯然學過spring的朋友一定明白了，為什麼可以透過配置檔案就可以讓我們獲得指定的方法和變數，在我們建立物件的時候都是透過傳進string實現的，就好像你需要什麼，我們去為你生產，還有我們一直在用Object,這就說明java語言的動態特性，依賴性大大的降低了。

來源：cnblogs.com/hxsyl