反射机制是Java动态性之一，而说到动态性首先得了解动态语言。那么何为动态语言？
一、动态语言
动态语言，是指程序在运行时可以改变其结构：新的函数可以引进，已有的函数可以被删除等结构上的变化。比如常见的JavaScript就是动态语言，除此之外Ruby,Python等也属于动态语言，而C、C++则不属于动态语言。
二、Java是动态语言吗？
从动态语言能在运行时改变程序结构结构或则变量类型上看，Java和C、C++一样都不属于动态语言。
但是JAVA却又一个非常突出的与动态相关的机制：反射机制。Java通过反射机制，可以在程序运行时加载，探知和使用编译期间完全未知的类，并且可以生成相关类对象实例，从而可以调用其方法或则改变某个属性值。所以JAVA也可以算得上是一个半动态的语言。
三、反射机制：
1.反射机制概念
在Java中的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为Java语言的反射机制。
2.反射的应用场合
在Java程序中许多对象在运行是都会出现两种类型：编译时类型和运行时类型。
编译时的类型由声明对象时实用的类型来决定，运行时的类型由实际赋值给对象的类型决定
如：
Person p=new Student();
其中编译时类型为Person，运行时类型为Student。
除此之外，程序在运行时还可能接收到外部传入的对象，该对象的编译时类型为Object,但是程序有需要调用该对象的运行时类型的方法。为了解决这些问题，程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。然而，如果编译时根本无法预知该对象和类属于哪些类，程序只能依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息，此时就必须使用到反射了。
四、Java反射API
反射API用来生成JVM中的类、接口或则对象的信息。
- Class类：反射的核心类，可以获取类的属性，方法等信息。
- Field类：Java.lang.reflec包中的类，表示类的成员变量，可以用来获取和设置类之中的属性值。
- Method类： Java.lang.reflec包中的类，表示类的方法，它可以用来获取类中的方法信息或者执行方法。
- Constructor类： Java.lang.reflec包中的类，表示类的构造方法。
五、使用反射的步骤
1.步骤
- 获取想要操作的类的Class对象
- 调用Class类中的方法
- 使用反射API来操作这些信息
2.获取Class对象的方法
- 调用某个对象的getClass()方法
Person p=new Person();
Class clazz=p.getClass();
- 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象
Class clazz=Person.class;
- 使用Class类中的forName()静态方法; (最安全/性能最好)
Class clazz=Class.forName("类的全路径"); (最常用)
3.获取方法和属性信息
当我们获得了想要操作的类的Class对象后，可以通过Class类中的方法获取并查看该类中的方法和属性。
示例代码：
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<Person类<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
package reflection;
public class Person {
private String name;
private String gender;
private int age;
public Person() {
}
public Person(String name, String gender, int age) {
this.name = name;
this.gender = gender;
this.age = age;
}
//getter和setter方法
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getGender() {
return gender;
}
public void setGender(String gender) {
this.gender = gender;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String toString(){
return "姓名:"+name+" 性别:"+gender+" 年龄:"+age;
}
}
<<<<<<<<<<<<<<<<使用反射<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
package reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/*
* 通过用户输入类的全路径，来获取该类的成员方法和属性
* Declared获取全部不管是私有和公有
* 1.获取访问类的Class对象
* 2.调用Class对象的方法返回访问类的方法和属性信息
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
//获取Person类的Class对象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");
//获取Person类的所有方法信息
Method[] method=clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m:method){
System.out.println(m.toString());
}
//获取Person类的所有成员属性信息
Field[] field=clazz.getDeclaredFields();
for(Field f:field){
System.out.println(f.toString());
}
//获取Person类的所有构造方法信息
Constructor[] constructor=clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c:constructor){
System.out.println(c.toString());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果：
方法信息：
public java.lang.String reflection.Person.toString()
private java.lang.String reflection.Person.getName()
private void reflection.Person.setName(java.lang.String)
public void reflection.Person.setAge(int)
public int reflection.Person.getAge()
public java.lang.String reflection.Person.getGender()
public void reflection.Person.setGender(java.lang.String)
属性信息：
private java.lang.String reflection.Person.name
private java.lang.String reflection.Person.gender
private int reflection.Person.age
构造方法信息
private reflection.Person()
public reflection.Person(java.lang.String,java.lang.String,int)
4.创建对象
当我们获取到所需类的Class对象后，可以用它来创建对象，创建对象的方法有两种：
- 使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例，但是这种方法要求该Class对象对应的类有默认的空构造器。
- 先使用Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建 Class对象对应类的实例,通过这种方法可以选定构造方法创建实例。
示例代码：
package reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
try {
//获取Person类的Class对象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");
/**
* 第一种方法创建对象
*/
//创建对象
Person p=(Person) clazz.newInstance();
//设置属性
p.setName("张三");
p.setAge(16);
p.setGender("男");
System.out.println(p.toString());
/**
* 第二种方法创建
*/
//获取构造方法
Constructor c=clazz.getDeclaredConstructor(String.class,String.class,int.class);
//创建对象并设置属性
Person p1=(Person) c.newInstance("李四","男",20);
System.out.println(p1.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果：
姓名:张三 性别:男 年龄: 16
姓名:李四 性别:男 年龄: 20
应用——Annotation(注解)
如果没有用来读取注解的方法和工作，那么注解也就不会比注释更有用处了。使用注解的过程中，很重要的一部分就是创建于使用注解处理器。Java SE5扩展了反射机制的API，以帮助程序员快速的构造自定义注解处理器。
注解处理器类库(java.lang.reflect.AnnotatedElement)：
Java使用Annotation接口来代表程序元素前面的注解，该接口是所有Annotation类型的父接口。除此之外，Java在java.lang.reflect 包下新增了AnnotatedElement接口，该接口代表程序中可以接受注解的程序元素，该接口主要有如下几个实现类：
- Class：类定义 - Constructor：构造器定义
- Field：类的成员变量定义
- Method：类的方法定义
- Package：类的包定义
java.lang.reflect 包下主要包含一些实现反射功能的工具类，实际上，java.lang.reflect 包所有提供的反射API扩充了读取运行时Annotation信息的能力。当一个Annotation类型被定义为运行时的Annotation后，该注解才能是运行时可见，当class文件被装载时被保存在class文件中的Annotation才会被虚拟机读取。
AnnotatedElement 接口是所有程序元素（Class、Method和Constructor）的父接口，所以程序通过反射获取了某个类的AnnotatedElement对象之后，程序就可以调用该对象的如下四个方法来访问Annotation信息：
方法1： T getAnnotation(Class annotationClass): 返回该程序元素上存在的、指定类型的注解，如果该类型注解不存在，则返回null。
方法2：Annotation[] getAnnotations():返回该程序元素上存在的所有注解。
方法3：boolean is AnnotationPresent(Class< ?extends Annotation> annotationClass):判断该程序元素上是否包含指定类型的注解，存在则返回true，否则返回false.
方法4：Annotation[] getDeclaredAnnotations()：返回直接存在于此元素上的所有注释。与此接口中的其他方法不同，该方法将忽略继承的注释。（如果没有注释直接存在于此元素上，则返回长度为零的一个数组。）该方法的调用者可以随意修改返回的数组；这不会对其他调用者返回的数组产生任何影响。
一个简单的注解处理器：
/***********注解声明***************/
/**
* 水果名称注解
*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitName {
String value() default "";
}
/**
* 水果颜色注解
*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitColor {
/**
* 颜色枚举
*/
public enum Color {
BULE, RED, GREEN
};
/**
* 颜色属性
*/
Color fruitColor() default Color.GREEN;
}
/**
* 水果供应者注解
*
*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitProvider {
/**
* 供应商编号
*/
public int id() default -1;
/**
* 供应商名称
*/
public String name() default "";
/**
* 供应商地址
*/
public String address() default "";
}
/*********** 注解使用 ***************/
public class Apple {
@FruitName("Apple")
private String appleName;
@FruitColor(fruitColor = Color.RED)
private String appleColor;
@FruitProvider(id = 1, name = "陕西红富士集团", address = "陕西省西安市延安路89号红富士大厦")
private String appleProvider;
public void setAppleColor(String appleColor) {
this.appleColor = appleColor;
}
public String getAppleColor() {
return appleColor;
}
public void setAppleName(String appleName) {
this.appleName = appleName;
}
public String getAppleName() {
return appleName;
}
public void setAppleProvider(String appleProvider) {
this.appleProvider = appleProvider;
}
public String getAppleProvider() {
return appleProvider;
}
public void displayName() {
System.out.println("水果的名字是：苹果");
}
}
/*********** 注解处理器 ***************/
public class FruitInfoUtil {
public static void getFruitInfo(Class<?> clazz) {
String strFruitName = " 水果名称：";
String strFruitColor = " 水果颜色：";
String strFruitProvicer = "供应商信息：";
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(FruitName.class)) {
FruitName fruitName = (FruitName) field
.getAnnotation(FruitName.class);
strFruitName = strFruitName + fruitName.value();
System.out.println(strFruitName);
} else if (field.isAnnotationPresent(FruitColor.class)) {
FruitColor fruitColor = (FruitColor) field
.getAnnotation(FruitColor.class);
strFruitColor = strFruitColor
+ fruitColor.fruitColor().toString();
System.out.println(strFruitColor);
} else if (field.isAnnotationPresent(FruitProvider.class)) {
FruitProvider fruitProvider = (FruitProvider) field
.getAnnotation(FruitProvider.class);
strFruitProvicer = " 供应商编号：" + fruitProvider.id() + " 供应商名称："
+ fruitProvider.name() + " 供应商地址："
+ fruitProvider.address();
System.out.println(strFruitProvicer);
}
}
}
}
/***********main方法***************/
public class FruitRun {
public static void main(String[] args) {
FruitInfoUtil.getFruitInfo(Apple.class);
}
}
/***********输出结果***************/
水果名称：Apple
水果颜色：RED
供应商编号：1 供应商名称：陕西红富士集团 供应商地址：陕西省西安市延安路89号红富士大厦
Java注解的基础知识点（见下面导图）:[图片上传失败...(image-c6dc6d-1531036897498)]
通过反射操作泛型，注解
上篇文章我介绍了Java反射的基本知识，如果没看过的同学可以去看我的上一篇文章 反射概念与基础，今天这篇文章主要介绍一下反射地具体应用实例，分别是通过Java反射操作泛型，和反射操作注解（不了解”注解”的同学可以看我的另一篇文章java注解）。
一、反射操作泛型(Generic)
Java采用泛型擦除机制来引入泛型。Java中的泛型仅仅是给编译器Javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦。但是编译一旦完成，所有和泛型有关的类型全部被擦除。
为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需要，Java新增了ParameterizedType,GenericArrayType,TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。
- ParameterizedType:表示一种参数化的类型，比如Collection< String >
- GenericArrayType:表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
- TypeVariable:是各种类型变量的公共父接口
- WildcardType:代表一种通配符类型表达式，比如？、？ extends Number、？ super Integer。（wildcard是一个单词：就是”通配符“）
代码示例：
package reflection;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
* 通过反射获取泛型信息
*
*/
public class Demo{
//定义两个带泛型的方法
public void test01(Map<String,Person> map,List<Person> list){
System.out.println("Demo.test01()");
}
public Map<Integer,Person> test02(){
System.out.println("Demo.test02()");
return null;
}
public static void main(String[] args) {
try {
//获得指定方法参数泛型信息
Method m = Demo.class.getMethod("test01", Map.class,List.class);
Type[] t = m.getGenericParameterTypes();
for (Type paramType : t) {
System.out.println("#"+paramType);
if(paramType instanceof ParameterizedType){
//获取泛型中的具体信息
Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) paramType).getActualTypeArguments();
for (Type genericType : genericTypes) {
System.out.println("泛型类型："+genericType);
}
}
}
//获得指定方法返回值泛型信息
Method m2 = Demo.class.getMethod("test02", null);
Type returnType = m2.getGenericReturnType();
if(returnType instanceof ParameterizedType){
Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments();
for (Type genericType : genericTypes) {
System.out.println("返回值，泛型类型："+genericType);
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果:
java.util.Map< java.lang.String, reflection.Person >
泛型类型：class java.lang.String
泛型类型：class reflection.Person
java.util.List< reflection.Person >
泛型类型：class reflection.Person
返回值，泛型类型：class java.lang.Integer
返回值，泛型类型：class reflection.Person
二、反射操作注解(Annotation)
具体使用可以就看我的之前的文章 注解处理器
好了，介绍了两个简单的反射的应用，在顺便讲一下Java反射机制的性能问题。
三、反射性能测试
Method/Constructor/Field/Element 都继承了 AccessibleObject , AccessibleObject 类中有一个 setAccessible 方法:
public void setAccessible(booleanflag)throws SecurityException
{
...
}
该方法有两个作用:
- 启用/禁用访问安全检查开关:值为true,则指示反射的对象在使用时取消Java语言访问检查; 值为false,则指示应该实施Java语言的访问检查;
- 可以禁止安全检查, 提高反射的运行效率.
测试代码：
package reflection;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
public static void testNoneReflect() {
Person user = new Person();
long start = System.currentTimeMillis();
for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; ++i) {
user.getName();
}
long count = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("没有反射, 共消耗 <" + count + "> 毫秒");
}
public static void testNotAccess() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Person user = new Person();
Method method = Class.forName("reflection.Person").getMethod("getName");
long start = System.currentTimeMillis();
for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; ++i) {
method.invoke(user, null);
}
long count = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("没有访问权限, 共消耗 <" + count + "> 毫秒");
}
public static void testUseAccess() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Person user = new Person();
Method method = Class.forName("reflection.Person").getMethod("getName");
method.setAccessible(true);
long start = System.currentTimeMillis();
for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; ++i) {
method.invoke(user, null);
}
long count = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("有访问权限, 共消耗 <" + count + "> 毫秒");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
testNoneReflect();
testNotAccess();
testUseAccess();
}
}
输出结果:
没有反射, 共消耗 <912> 毫秒
没有访问权限, 共消耗 <4366> 毫秒 有访问权限, 共消耗 <2843> 毫秒
可以看到使用反射会比直接调用慢2000 毫秒 ,但是前提是该方法会执行20E+次(而且服务器的性能也肯定比我的机器要高),因此在我们的实际开发中,其实是不用担心反射机制带来的性能消耗的,而且禁用访问权限检查,也会有性能的提升。
