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昆明java培訓學校告訴你JAVA反射機制原理？
運行時類型識別(Run-timeTypeIdentification,RTTI)主要有兩種方式，一種是我們在編譯時和運行時已經知道了所有的類型，另外一種是功能強大的“反射”機制。
要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必須知道類型信息在運行時是如何表示的，這項工作是由“Class對象”完成的，它包含了與類有關的信息。類是程序的重要組成部分，每個類都有一個Class對象，每當編寫並編譯了一個新類就會產生一個Class對象，它被保存在一個同名的.class文件中。在運行時，當我們想生成這個類的對象時，運行這個程序的Java虛擬機(JVM)會確認這個類的Class對象是否已經加載，如果尚未加載，JVM就會根據類名查找.class文件，並將其載入，一旦這個類的Class對象被載入內存，它就被用來創建這個類的所有對象。一般的RTTI形式包括三種：
1.傳統的類型轉換。如“(Apple)Fruit”，由RTTI確保類型轉換的正確性，如果執行了一個錯誤的類型轉換，就會拋出一個ClassCastException異常。
2.通過Class對象來獲取對象的類型。如
Classc=Class.forName(“Apple”);
Objecto=c.newInstance();
3.通過關鍵字instanceof或Class.isInstance()方法來確定對象是否屬於某個特定類型的實例，準確的說，應該是instanceof/Class.isInstance()可以用來確定對象是否屬於某個特定類及其所有基類的實例，這和equals()/==不一樣，它們用來比較兩個對象是否屬於同一個類的實例，沒有考慮繼承關係。
反射
如果不知道某個對象的類型，可以通過RTTI來獲取，但前提是這個類型在編譯時必須已知，這樣才能使用RTTI來識別。即在編譯時，編譯器必須知道所有通過RTTI來處理的類。
使用反射機制可以不受這個限制，它主要應用於兩種情況，第一個是“基於構件的編程”，在這種編程方式中，將使用某種基於快速應用開發(RAD)的應用構建工具來構建項目。這是現在最常見的可視化編程方法，通過代表不同組件的圖標拖動到圖板上來創建程序，然後設置構件的屬性值來配置它們。這種配置要求構件都是可實例化的，並且要暴露其部分信息，使得程序員可以讀取和設置構件的值。當處理GUI時間的構件時還必須暴露相關方法的細細，以便RAD環境幫助程序員覆蓋這些處理事件的方法。在這裡，就要用到反射的機制來檢查可用的方法並返回方法名。Java通過JavaBeans提供了基於構件的編程架構。
第二種情況，在運行時獲取類的信息的另外一個動機，就是希望能夠提供在跨網絡的遠程平台上創建和運行對象的能力。這被成為遠程調用(RMI)，它允許一個Java程序將對象分步在多台機器上，雲南java培訓認為這種分步能力將幫助開發人員執行一些需要進行大量計算的任務，充分利用計算機資源，提高運行速度。
java課程分享Java的反射機制
Java反射機制是一個非常強大的功能，在很多大型項目比如Spring,Mybatis都可以看見反射的身影。通過反射機制我們可以在運行期間獲取對象的類型信息，利用這一特性我們可以實現工廠模式和代理模式等設計模式，同時也可以解決Java泛型擦除等令人苦惱的問題。下面java課程就從實際應用的角度出發，來應用一下Java的反射機制。
反射基礎
p.s:本文需要讀者對反射機制的API有一定程度的了解，如果之前沒有接觸過的話，建議先看一下官方文檔的QuickStart。
在應用反射機制之前，首先我們先來看一下如何獲取一個對象對應的反射類Class，在Java中我們有三種方法可以獲取一個對象的反射類。
通過getClass方法
在Java中，每一個Object都有一個getClass方法，通過getClass方法我們可以獲取到這個對象對應的反射類：
Strings=”ziwenxie”;
Class?c=s.getClass();
通過forName方法
我們也可以調用Class類的靜態方法forName：
Class?c=Class.forName(“java.lang.String”);
使用.class
或者我們也可以直接使用.class：
Class?c=String.class;
獲取類型信息
在文章開頭我們就提到反射的一大好處就是可以允許我們在運行期間獲取對象的類型信息，下面我們通過一個例子來具體看一下。
首先我們在typeinfo.interfacea包下面新建一個接口A：
packagetypeinfo.interfacea;
publicinterfaceA{voidf();}
接着我們在typeinfo.packageaccess包下面新建一個接口C，接口C繼承自接口A，並且我們還另外創建了幾個用於測試的方法，注意下面幾個方法的權限都是不同的。
Java裡面反射的原理是什麼？
Java在編譯之後會生成一個class文件，反射通過字節碼文件找到其類中的方法和屬性等。
通過反射，java可以動態的加載未知的外部配置對象，臨時生成字節碼進行加載使用，使代碼更靈活，極大地提高應用的擴展性。
其實博客會有更加詳細的解釋。
java反射機制的實現原理
反射機制:所謂的反射機制就是java語言在運行時擁有一項自觀的能力。通過這種能力可以徹底的了解自身的情況為下一步的動作做準備。下面具體介紹一下java的反射機制。這裡你將顛覆原來對java的理解。
Java的反射機制的實現要藉助於4個類：class，Constructor，Field，Method；其中class代表的時類對 象，Constructor－類的構造器對象，Field－類的屬性對象，Method－類的方法對象。通過這四個對象我們可以粗略的看到一個類的各個組 成部分。
Class：程序運行時，java運行時系統會對所有的對象進行運行時類型的處理。這項信息記錄了每個對象所屬的類，虛擬機通常使用運行時類型信息選擇正 確的方法來執行（摘自：白皮書）。但是這些信息我們怎麼得到啊，就要藉助於class類對象了啊。在Object類中定義了getClass()方法。我 們可以通過這個方法獲得指定對象的類對象。然後我們通過分析這個對象就可以得到我們要的信息了。
比如：ArrayList arrayList;
Class clazz = arrayList.getClass();
然後我來處理這個對象clazz。
當然了Class類具有很多的方法，這裡重點將和Constructor，Field，Method類有關係的方法。
Reflection 是 Java 程序開發語言的特徵之一，它允許運行中的 Java 程序對自身進行檢查，或者說“自審”，並能直接操作程序的內部屬性。Java 的這一能力在實際應用中也許用得不是很多，但是個人認為要想對java有個更加深入的了解還是應該掌握的。
1．檢測類：
reflection的工作機制
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(args[0]);
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);
}
}
}
按如下語句執行：
java DumpMethods java.util.ArrayList
這個程序使用 Class.forName 載入指定的類，然後調用 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。
Java類反射中的主要方法
對於以下三類組件中的任何一類來說 — 構造函數、字段和方法 — java.lang.Class 提供四種獨立的反射調用，以不同的方式來獲得信息。調用都遵循一種標準格式。以下是用於查找構造函數的一組反射調用：
Constructor getConstructor(Class[] params) — 獲得使用特殊的參數類型的公共構造函數，
Constructor[] getConstructors() — 獲得類的所有公共構造函數
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) — 獲得使用特定參數類型的構造函數(與接入級別無關)
Constructor[] getDeclaredConstructors() — 獲得類的所有構造函數(與接入級別無關)
獲得字段信息的Class 反射調用不同於那些用於接入構造函數的調用，在參數類型數組中使用了字段名：
Field getField(String name) — 獲得命名的公共字段
Field[] getFields() — 獲得類的所有公共字段
Field getDeclaredField(String name) — 獲得類聲明的命名的字段
Field[] getDeclaredFields() — 獲得類聲明的所有字段
用於獲得方法信息函數：
Method getMethod(String name, Class[] params) — 使用特定的參數類型，獲得命名的公共方法
Method[] getMethods() — 獲得類的所有公共方法
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) — 使用特寫的參數類型，獲得類聲明的命名的方法
Method[] getDeclaredMethods() — 獲得類聲明的所有方法
使用 Reflection：
用於 reflection 的類，如 Method，可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用這些類的時候必須要遵循三個步驟：第一步是獲得你想操作的類的 java.lang.Class 對象。在運行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 類來描述類和接口等。
下面就是獲得一個 Class 對象的方法之一：
Class c = Class.forName(“java.lang.String”);
這條語句得到一個 String 類的類對象。還有另一種方法，如下面的語句：
Class c = int.class;
或者
Class c = Integer.TYPE;
它們可獲得基本類型的類信息。其中後一種方法中訪問的是基本類型的封裝類 (如 Intege ) 中預先定義好的 TYPE 字段。
第二步是調用諸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得該類中定義的所有方法的列表。
一旦取得這個信息，就可以進行第三步了——使用 reflection API 來操作這些信息，如下面這段代碼：
Class c = Class.forName(“java.lang.String”);
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
System.out.println(m[0].toString());
它將以文本方式打印出 String 中定義的第一個方法的原型。
處理對象：
a.創建一個Class對象
b.通過getField 創建一個Field對象
c.調用Field.getXXX(Object)方法(XXX是Int,Float等，如果是對象就省略；Object是指實例).
例如：
import java.lang.reflect.*;
import java.awt.*;
class SampleGet {
public static void main(String[] args) {
Rectangle r = new Rectangle(100, 325);
printHeight(r);
}
static void printHeight(Rectangle r) {
Field heightField;
Integer heightValue;
Class c = r.getClass();
try {
heightField = c.getField(“height”);
heightValue = (Integer) heightField.get(r);
System.out.println(“Height: ” + heightValue.toString());
} catch (NoSuchFieldException e) {
System.out.println(e);
} catch (SecurityException e) {
System.out.println(e);
} catch (IllegalAccessException e) {
System.out.println(e);
}
}
}
安全性和反射：
在處理反射時安全性是一個較複雜的問題。反射經常由框架型代碼使用，由於這一點，我們可能希望框架能夠全面接入代碼，無需考慮常規的接入限制。但是，在其它情況下，不受控制的接入會帶來嚴重的安全性風險，例如當代碼在不值得信任的代碼共享的環境中運行時。
由於這些互相矛盾的需求，Java編程語言定義一種多級別方法來處理反射的安全性。基本模式是對反射實施與應用於源代碼接入相同的限制：
從任意位置到類公共組件的接入
類自身外部無任何到私有組件的接入
受保護和打包（缺省接入）組件的有限接入
不過至少有些時候，圍繞這些限制還有一種簡單的方法。我們可以在我們所寫的類中，擴展一個普通的基本類 java.lang.reflect.AccessibleObject 類。這個類定義了一種setAccessible方法，使我們能夠啟動或關閉對這些類中其中一個類的實例的接入檢測。唯一的問題在於如果使用了安全性管理 器，它將檢測正在關閉接入檢測的代碼是否許可了這樣做。如果未許可，安全性管理器拋出一個例外。
下面是一段程序，在TwoString 類的一個實例上使用反射來顯示安全性正在運行：
public class ReflectSecurity {
public static void main(String[] args) {
try {
TwoString ts = new TwoString(“a”, “b”);
Field field = clas.getDeclaredField(“m_s1”);
// field.setAccessible(true);
System.out.println(“Retrieved value is ” +
field.get(inst));
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace(System.out);
}
}
}
如果我們編譯這一程序時，不使用任何特定參數直接從命令行運行，它將在field .get(inst)調用中拋出一個IllegalAccessException異常。如果我們不注釋 field.setAccessible(true)代碼行，那麼重新編譯並重新運行該代碼，它將編譯成功。最後，如果我們在命令行添加了JVM參數 -Djava.security.manager以實現安全性管理器，它仍然將不能通過編譯，除非我們定義了ReflectSecurity類的許可權 限。
反射性能：（轉錄別人的啊）
反射是一種強大的工具，但也存在一些不足。一個主要的缺點是對性能有影響。使用反射基本上是一種解釋操作，我們可以告訴JVM，我們希望做什麼並且它滿足我們的要求。這類操作總是慢於只直接執行相同的操作。
下面的程序是字段接入性能測試的一個例子，包括基本的測試方法。每種方法測試字段接入的一種形式 — accessSame 與同一對象的成員字段協作，accessOther 使用可直接接入的另一對象的字段，accessReflection 使用可通過反射接入的另一對象的字段。在每種情況下，方法執行相同的計算 — 循環中簡單的加/乘順序。
程序如下：
public int accessSame(int loops) {
m_value = 0;
for (int index = 0; index loops; index++) {
m_value = (m_value + ADDITIVE_VALUE) *
MULTIPLIER_VALUE;
}
return m_value;
}
public int acces
sReference(int loops) {
TimingClass timing = new TimingClass();
for (int index = 0; index loops; index++) {
timing.m_value = (timing.m_value + ADDITIVE_VALUE) *
MULTIPLIER_VALUE;
}
return timing.m_value;
}
public int accessReflection(int loops) throws Exception {
TimingClass timing = new TimingClass();
try {
Field field = TimingClass.class.
getDeclaredField(“m_value”);
for (int index = 0; index loops; index++) {
int value = (field.getInt(timing) +
ADDITIVE_VALUE) * MULTIPLIER_VALUE;
field.setInt(timing, value);
}
return timing.m_value;
} catch (Exception ex) {
System.out.println(“Error using reflection”);
throw ex;
}
}
在上面的例子中，測試程序重複調用每種方法，使用一個大循環數，從而平均多次調用的時間衡量結果。平均值中不包括每種方法第一次調用的時間，因此初始化時間不是結果中的一個因素。下面的圖清楚的向我們展示了每種方法字段接入的時間：
圖 1：字段接入時間 ：
我們可以看出：在前兩副圖中(Sun JVM)，使用反射的執行時間超過使用直接接入的1000倍以上。通過比較，IBM JVM可能稍好一些，但反射方法仍舊需要比其它方法長700倍以上的時間。任何JVM上其它兩種方法之間時間方面無任何顯著差異，但IBM JVM幾乎比Sun JVM快一倍。最有可能的是這種差異反映了Sun Hot Spot JVM的專業優化，它在簡單基準方面表現得很糟糕。反射性能是Sun開發1.4 JVM時關注的一個方面，它在反射方法調用結果中顯示。在這類操作的性能方面，Sun 1.4.1 JVM顯示了比1.3.1版本很大的改進。
如果為為創建使用反射的對象編寫了類似的計時測試程序，我們會發現這種情況下的差異不象字段和方法調用情況下那麼顯著。使用newInstance()調 用創建一個簡單的java.lang.Object實例耗用的時間大約是在Sun 1.3.1 JVM上使用new Object()的12倍，是在IBM 1.4.0 JVM的四倍，只是Sun 1.4.1 JVM上的兩部。使用Array.newInstance(type, size)創建一個數組耗用的時間是任何測試的JVM上使用new type[size]的兩倍，隨着數組大小的增加，差異逐步縮小。隨着jdk6.0的推出，反射機制的性能也有了很大的提升。期待中….
總結：
Java語言反射提供一種動態鏈接程序組件的多功能方法。它允許程序創建和控制任何類的對象(根據安全性限制)，無需提前硬編碼目標類。這些特性使得反射 特別適用於創建以非常普通的方式與對象協作的庫。例如，反射經常在持續存儲對象為數據庫、XML或其它外部格式的框架中使用。Java reflection 非常有用，它使類和數據結構能按名稱動態檢索相關信息，並允許在運行着的程序中操作這些信息。Java 的這一特性非常強大，並且是其它一些常用語言，如 C、C++、Fortran 或者 Pascal 等都不具備的。
但反射有兩個缺點。第一個是性能問題。用於字段和方法接入時反射要遠慢於直接代碼。性能問題的程度取決於程序中是如何使用反射的。如果它作為程序運行中相 對很少涉及的部分，緩慢的性能將不會是一個問題。即使測試中最壞情況下的計時圖顯示的反射操作只耗用幾微秒。僅反射在性能關鍵的應用的核心邏輯中使用時性 能問題才變得至關重要。
許多應用中更嚴重的一個缺點是使用反射會模糊程序內部實際要發生的事情。程序人員希望在源代碼中看到程序的邏輯，反射等繞過了源代碼的技術會帶來維護問 題。反射代碼比相應的直接代碼更複雜，正如性能比較的代碼實例中看到的一樣。解決這些問題的最佳方案是保守地使用反射——僅在它可以真正增加靈活性的地方 ——記錄其在目標類中的使用。
一下是對應各個部分的例子：
具體的應用：
1、 模仿instanceof 運算符號
class A {}
public class instance1 {
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“A”);
boolean b1
= cls.isInstance(new Integer(37));
System.out.println(b1);
boolean b2 = cls.isInstance(new A());
System.out.println(b2);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
2、 在類中尋找指定的方法，同時獲取該方法的參數列表，例外和返回值
import java.lang.reflect.*;
public class method1 {
private int f1(
Object p, int x) throws NullPointerException
{
if (p == null)
throw new NullPointerException();
return x;
}
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“method1”);
Method methlist[]
= cls.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i methlist.length;
i++)
Method m = methlist[i];
System.out.println(“name
= ” + m.getName());
System.out.println(“decl class = ” +
m.getDeclaringClass());
Class pvec[] = m.getParameterTypes();
for (int j = 0; j pvec.length; j++)
System.out.println(“
param #” + j + ” ” + pvec[j]);
Class evec[] = m.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j evec.length; j++)
System.out.println(“exc #” + j
+ ” ” + evec[j]);
System.out.println(“return type = ” +
m.getReturnType());
System.out.println(“—–“);
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
3、 獲取類的構造函數信息，基本上與獲取方法的方式相同
import java.lang.reflect.*;
public class constructor1 {
public constructor1()
{
}
protected constructor1(int i, double d)
{
}
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“constructor1”);
Constructor ctorlist[]
= cls.getDeclaredConstructors();
for (int i = 0; i ctorlist.length; i++) {
Constructor ct = ctorlist[i];
System.out.println(“name
= ” + ct.getName());
System.out.println(“decl class = ” +
ct.getDeclaringClass());
Class pvec[] = ct.getParameterTypes();
for (int j = 0; j pvec.length; j++)
System.out.println(“param #”
+ j + ” ” + pvec[j]);
Class evec[] = ct.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j evec.length; j++)
System.out.println(
“exc #” + j + ” ” + evec[j]);
System.out.println(“—–“);
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
4、 獲取類中的各個數據成員對象，包括名稱。類型和訪問修飾符號
import java.lang.reflect.*;
public class field1 {
private double d;
public static final int i = 37;
String s = “testing”;
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“field1”);
Field fieldlist[]
= cls.getDeclaredFields();
for (int i
= 0; i fieldlist.length; i++) {
Field fld = fieldlist[i];
System.out.println(“name
= ” + fld.getName());
System.out.println(“decl class = ” +
fld.getDeclaringClass());
System.out.println(“type
= ” + fld.getType());
int mod = fld.getModifiers();
System.out.println(“modifiers = ” +
Modifier.toString(mod));
System.out.println(“—–“);
}
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
5、 通過使用方法的名字調用方法
import java.lang.reflect.*;
public class method2 {
public int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“method2”);
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Method meth = cls.getMethod(
“add”, partypes);
method2 methobj = new method2();
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(37);
arglist[1] = new Integer(47);
Object retobj
= meth.invoke(methobj, arglist);
Integer retval = (Integer)retobj;
System.out.println(retval.intValue());
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
6、 創建新的對象
import java.lang.reflect.*;
public class constructor2 {
public constructor2()
{
}
public constructor2(int a, int b)
{
System.out.println(
“a = ” + a + ” b = ” + b);
}
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“constructor2”);
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Constructor ct
= cls.getConstructor(partypes);
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(37);
arglist[1] = new Integer(47);
Object retobj = ct.newInstance(arglist);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
7、 變更類實例中的數據的值
import java.lang.reflect.*;
public class field2 {
public double d;
public static void main(String args[])
{
try {
Class cls = Class.forName(“field2”);
Field fld = cls.getField(“d”);
field2 f2obj = new field2();
System.out.println(“d = ” + f2obj.d);
fld.setDouble(f2obj, 12.34);
System.out.println(“d = ” + f2obj.d);
}
catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
使用反射創建可重用代碼：
1、 對象工廠
Object factory(String p) {
Class c;
Object o=null;
try {
c = Class.forName(p);// get class def
o = c.newInstance(); // make a new one
} catch (Exception e) {
System.err.println(“Can’t make a ” + p);
}
return o;
}
public class ObjectFoundry {
public static Object factory(String p)
throws ClassNotFoundException,
InstantiationException,
IllegalAccessException {
Class c = Class.forName(p);
Object o = c.newInstance();
return o;
}
}
2、 動態檢測對象的身份，替代instanceof
public static boolean
isKindOf(Object obj, String type)
throws ClassNotFoundException {
// get the class def for obj and type
Class c = obj.getClass();
Class tClass = Class.forName(type);
while ( c!=null ) {
if ( c==tClass ) return true;
c = c.getSuperclass();
}
return false;
}
原創文章，作者：QNNWQ，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-hant/n/316242.html
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