Java反射机制详解

article/2025/10/30 16:14:44

文章目录

  • 1.反射
    • 1.1 反射的概述
      • 为什么需要反射？
    • 1.2 获取Class类对象的三种方式
      • 1.2.1 代码示例
    • 1.3 反射获取构造方法并应用
      • 1.3.1 Class类获取构造方法对象的方法
      • 1.3.2 代码示例
      • 1.3.3 Constructor类用于创建对象的方法
      • 1.3.4 代码示例
      • 1.3.5 小结
    • 1.4 反射获取成员变量并使用
      • 1.4.1 Class类获取成员变量对象的方法
      • 1.4.2 示例代码
      • 1.4.3 Field类用于给成员变量赋值的方法
      • 1.4.4 示例代码
    • 1.5 反射获取成员方法并使用
      • 1.5.1 Class类获取成员方法对象的方法
      • 1.5.2 示例代码
      • 1.5.3 Method类用于执行方法的方法
      • 1.5.4 示例代码
  • 2.反射的应用

1.反射

1.1 反射的概述

反射机制：是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意属性和方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为 java 语言的反射机制

他的工作原理是这样的：当一个字节码文件加载到内存的时候， jvm会对该字节码进行解剖，然后创建一个对象的Class对象，jvm把字节码文件的信息全部都存储到该Class对象中，我们只要获取到Class对象，我们就可以使用该对象设置对象的属性或者调用对象的方法等操作。

反射可以动态获取类的信息，进一步实现需要的功能
例如： Spring框架通过XML文件描述类的基本信息，使用反射机制动态装配对象

为什么需要反射？

Java程序中的对象在运行时可以表现为两种类型，即编译时类型和运行时类型。例如 Person p = new Student(); ，这行代码将会生成一个p变量，该变量的编译时类型为Person，运行时类型为Student。

有时，程序在运行时接收到外部传入的一个对象，该对象的编译时类型是Object，但程序又需要调用该对象的运行时类型的方法。这就要求程序需要在运行时发现对象和类的真实信息，而解决这个问题有以下两种做法：

  • 第一种做法是假设在编译时和运行时都完全知道类型的具体信息，在这种情况下，可以先使用instanceof运算符进行判断，再利用强制类型转换将其转换成其运行时类型的变量即可。
  • 第二种做法是编译时根本无法预知该对象和类可能属于哪些类，程序只依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息，这就必须使用反射。

具体来说，通过反射机制，我们可以实现如下的操作：

  • 程序运行时，可以通过反射获得任意一个类的Class对象，并通过这个对象查看这个类的信息；
  • 程序运行时，可以通过反射创建任意一个类的实例，并访问该实例的成员；
  • 程序运行时，可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。

1.2 获取Class类对象的三种方式

获取Class类对象有三种方式：

  • 类名.class属性
  • 对象名.getClass()方法
  • Class.forName(全类名)方法

这三种方式分别在程序不用阶段调用，程序运行阶段与获取类方法对应的关系图如下：

在这里插入图片描述

1.2.1 代码示例

class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {// 1.Class类中的静态方法forName("全类名")//全类名:包名 - 类名Class clazz1 = Class.forName("com.fanshe.Student");System.out.println(clazz1);// 2.通过class属性来获取Class clazz2 = Student.class;System.out.println(clazz2);// 3.利用对象的getClass方法来获取class对象// getClass方法是定义在Object类中.Student s = new Student();Class clazz3 = s.getClass();System.out.println(clazz3);System.out.println(clazz1 == clazz2);System.out.println(clazz2 == clazz3);}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述
三个方法均能获得该类对象，并且三个类是相等的。

1.3 反射获取构造方法并应用

1.3.1 Class类获取构造方法对象的方法

方法介绍

方法名说明
Constructor<?>[] getConstructors()返回所有公共构造方法对象的数组
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()返回所有构造方法对象的数组
Constructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes)返回单个公共构造方法对象
Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)返回单个构造方法对象

1.3.2 代码示例

package com.fanshe;import java.lang.reflect.Constructor;public class Student {private String name;private int age;// 私有的有参构造方法private Student(String name) {System.out.println("name的值为:" + name);System.out.println("private...Student的有参构造方法");}// 公共的无参构造方法public Student() {System.out.println("public...Student的无参构造方法");}// 公共的有参构造方法public Student(String name, int age) {System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);System.out.println("public...Student的有参构造方法");}
}class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {System.out.println("获取所有公共构造方法对象的数组===========");method1();System.out.println("获取单个构造方法对象===========");method2();System.out.println("获取所有构造方法对象的数组===========");method3();System.out.println("获取单个构造方法对象===========");method4();}private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：//                                      返回单个构造方法对象//1.获取Class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");System.out.println("String+int的构造");Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);System.out.println(constructor);System.out.println("String的构造");constructor=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);System.out.println(constructor);}private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：//                                      返回单个公共构造方法对象//1.获取Class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();System.out.println(constructor1);Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);System.out.println(constructor2);//因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
//        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
//        System.out.println(constructor3);}private static void method2() throws ClassNotFoundException {//        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：//                                      返回所有构造方法对象的数组//1.获取Class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();for (Constructor constructor : constructors) {System.out.println(constructor);}}private static void method1() throws ClassNotFoundException {//        Constructor<?>[] getConstructors()：//                                      返回所有公共构造方法对象的数组//1.获取Class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();for (Constructor constructor : constructors) {System.out.println(constructor);}}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

1.3.3 Constructor类用于创建对象的方法

方法介绍

方法名说明
T newInstance(Object…initargs)根据指定的构造方法创建对象
setAccessible(boolean flag)设置为true,表示取消访问检查

1.3.4 代码示例

注意：被private修饰的成员,不能直接使用的，如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查

package com.fanshe;import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class Student {private String name;private int age;// 私有的有参构造方法private Student(String name) {System.out.println("name的值为:" + name);System.out.println("private...Student的有参构造方法");}// 公共的无参构造方法public Student() {System.out.println("public...Student的无参构造方法");}// 公共的有参构造方法public Student(String name, int age) {System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);System.out.println("public...Student的有参构造方法");}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}// T newInstance(Object... initargs)：根据指定的构造方法创建对象
class ReflectDemo2 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {method1();method2();method3();method4();}private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {//获取一个私有的构造方法并创建对象//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取一个私有化的构造方法.Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);//被private修饰的成员,不能直接使用的//如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查constructor.setAccessible(true);//3.直接创建对象Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");System.out.println(student);}private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {//简写格式//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下System.out.println(student);}private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取构造方法对象Constructor constructor = clazz.getConstructor();//3.利用空参来创建Student的对象Student student = (Student) constructor.newInstance();System.out.println(student);}private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取构造方法对象Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);//3.利用newInstance创建Student的对象Student student = (Student) constructor.newInstance("杨天真", 22);System.out.println(student);}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

1.3.5 小结

  • 获取class对象

    三种方式: Class.forName(“全类名”), 类名.class, 对象名.getClass()

  • 获取里面的构造方法对象

    getConstructor (Class<?>... parameterTypes)
getDeclaredConstructor (Class<?>... parameterTypes)

  • 如果是public的，直接创建对象

    newInstance(Object... initargs)

  • 如果是非public的，需要临时取消检查，然后再创建对象

    setAccessible(boolean)  暴力反射

1.4 反射获取成员变量并使用

1.4.1 Class类获取成员变量对象的方法

方法分类

方法名说明
Field[] getFields()返回所有公共成员变量对象的数组
Field[] getDeclaredFields()返回所有成员变量对象的数组
Field getField(String name)返回单个公共成员变量对象
Field getDeclaredField(String name)返回单个成员变量对象

1.4.2 示例代码

package com.fanshe;import java.lang.reflect.Field;public class Student {public String name;public int age;public String gender;private int money = 300;@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", gender='" + gender + '\'' +", money=" + money +'}';}
}class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {method1();method2();method3();method4();}private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {//        Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象System.out.println("返回单个成员变量对象==================");//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取money成员变量Field field = clazz.getDeclaredField("money");//3.打印一下System.out.println(field);}private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {//        Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象System.out.println("返回单个公共成员变量对象==================");//想要获取的成员变量必须是真实存在的//且必须是public修饰的.//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取name这个成员变量Field field = clazz.getField("name");//3.打印一下System.out.println(field);}private static void method2() throws ClassNotFoundException {//        Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组System.out.println("返回所有成员变量对象的数组==================");//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取所有的Field对象Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();//3.遍历for (Field field : fields) {System.out.println(field);}}private static void method1() throws ClassNotFoundException {//        Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组System.out.println("返回所有公共成员变量对象的数组==================");//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取Field对象.Field[] fields = clazz.getFields();//3.遍历for (Field field : fields) {System.out.println(field);}}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

1.4.3 Field类用于给成员变量赋值的方法

方法介绍

方法名说明
void set(Object obj, Object value)赋值
Object get(Object obj)获取值

1.4.4 示例代码

package com.fanshe;import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;public class Student {public String name;public int age;public String gender;private int money = 300;@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", gender='" + gender + '\'' +", money=" + money +'}';}
}class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
//        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。method1();method2();}private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取成员变量Field的对象Field field = clazz.getDeclaredField("money");//3.取消一下访问检查field.setAccessible(true);//4.调用get方法来获取值//4.1创建一个对象Student student = (Student) clazz.newInstance();//4.2获取指定对象的money的值Object o = field.get(student);//5.打印一下System.out.println(o);}private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {//        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取name这个Field对象Field fieldname = clazz.getField("name");Field fieldage = clazz.getField("age");//3.利用set方法进行赋值.//3.1先创建一个Student对象Student student = (Student) clazz.newInstance();//3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值fieldname.set(student,"杨天真");fieldage.set(student,12);System.out.println(student);}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

1.5 反射获取成员方法并使用

1.5.1 Class类获取成员方法对象的方法

方法分类

方法名说明
Method[] getMethods()返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
Method[] getDeclaredMethods()返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)返回单个公共成员方法对象
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)返回单个成员方法对象

1.5.2 示例代码

package com.fanshe;import java.lang.reflect.Method;public class Student {//私有的，无参无返回值private void show() {System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");}//公共的，无参无返回值public void function1() {System.out.println("function1方法，无参无返回值");}//公共的，有参无返回值public void function2(String name) {System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);}//公共的，无参有返回值public String function3() {System.out.println("function3方法，无参有返回值");return "aaa";}//公共的，有参有返回值public String function4(String name) {System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);return "bbb";}
}class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {method1();method2();method3();method4();method5();}private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//        Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：
//                                返回单个成员方法对象//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取一个成员方法showMethod method = clazz.getDeclaredMethod("show");//3.打印一下System.out.println(method);}private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取一个有形参的方法function2Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);//3.打印一下System.out.println(method);}private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//        Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ：
//                                返回单个公共成员方法对象//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取成员方法function1Method method1 = clazz.getMethod("function1");//3.打印一下System.out.println(method1);}private static void method2() throws ClassNotFoundException {//        Method[] getDeclaredMethods()：
//                                返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取Method对象Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();//3.遍历一下数组for (Method method : methods) {System.out.println(method);}}private static void method1() throws ClassNotFoundException {//        Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取成员方法对象Method[] methods = clazz.getMethods();//3.遍历for (Method method : methods) {System.out.println(method);}}
}

运行结果为 ：
在这里插入图片描述

1.5.3 Method类用于执行方法的方法

方法介绍

方法名说明
Object invoke(Object obj, Object… args)运行方法

参数说明：

  • 参数一: 用obj对象调用该方法
  • 参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)

返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

1.5.4 示例代码

package com.fanshe;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;public class Student {//私有的，无参无返回值private void show() {System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");}//公共的，无参无返回值public void function1() {System.out.println("function1方法，无参无返回值");}//公共的，有参无返回值public void function2(String name) {System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);}//公共的，无参有返回值public String function3() {System.out.println("function3方法，无参有返回值");return "aaa";}//公共的，有参有返回值public String function4(String name) {System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);return "bbb";}
}class ReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//        Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法
//        参数一：用obj对象调用该方法
//        参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）
//        返回值：方法的返回值（如果没有就不写）//1.获取class对象Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");//2.获取里面的Method对象  function4Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);//3.运行function4方法就可以了//3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者Student student = (Student) clazz.newInstance();//3.2运行方法Object result = method.invoke(student, "杨天真");//4.打印一下返回值System.out.println(result);}
}

运行结果为：
在这里插入图片描述

2.反射的应用

Java的反射机制在实际项目中应用广泛，常见的应用场景有：

  • 使用JDBC时，如果要创建数据库的连接，则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序 ；
  • 多数框架都支持注解/XML配置，从配置中解析出来的类是字符串，需要利用反射机制实例化；
  • 面向切面编程（AOP）的实现方案，是在程序运行时创建目标对象的代理类，这必须由反射机制来实现。

http://chatgpt.dhexx.cn/article/V6geVTGg.shtml

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