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反射是什么?

反射在平时开发中使用几率较小,但在各大框架中会频繁使用(比如:老版本ButterKnife使用注解与反射初始化控件等,省略findViewById),如果有意向成为架构师,这块知识的掌握必不可少。

一、反射是什么

平时开发中创建对象都是通过 new 关键字创建,通过该对象的实例,可以获取该对象的可访问成员变量或者调用可调用方法,此时我们明确知道使用的类是什么。

那如果我们不知道要初始化的类是什么,就需要使用到JAVA为我们提供的反射API了。

1.1 定义

反射可以在程序的运行时

  • 构造任意一个类的对象
  • 了解任意一个对象所属的类
  • 了解任意一个类的成员变量和方法
  • 调用任意一个对象的属性和方法

这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为反射机制。反射是JAVA被视为动态语言的关键。

1.2 原理

在运行时获取到类,但是在运行时.java文件已经在编译阶段被编译成了.class文件,所以反射的原理就是:运行时通过字节码文件获取到类的所有信息

1.3 优缺点

优点:

  • 高自由度:可以无视访问权限限制,被private修饰依然可以调用。

缺点:

  • 性能差:反射特别耗时,慢于直接创建对象,所以在使用时要衡量带来的收益是否大于性能的影响。
  • 安全性差:反射的高自由度直接导致类的封装性被破坏。
    • 通过反射修改代码时,由于是直接操作字节码文件,如果对代码不熟悉,及其容易因为修改而导致报错。
    • 反射中有时会直接使用方法名,那在后期维护期间,如果方法名修改被修改,也会产生报错。

二、反射的使用

Class类中方法特别多,我们只以举例的方式写几个常用的例子,大家只需记住通过反射可以获取一个类中所有的成员变量和方法(无视权限),你想要的全都有

2.1 运行时获取类

从1.2章节反射的原理可以晓得,反射的使用需要先在运行时获取到类,运行时获取到类一共有四种方法,根据情况选择:

1、运行时直接从类中获取

Class<Fruit> fruitClass1 = Fruit.class;

2、运行时从对象中获取对应的类

Fruit fruit = new Fruit();
Class fruitClass2 = fruit.getClass();

3、运行时通过Class类的静态方法获取

Class fruitClass3 = Class.forName("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

4、通过类加载器获取

Class fruitClass4 = getClassLoader().loadClass("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

最终这四种方式获取的Class都是相同的。

// 以下结果都是true
System.out.println(fruitClass1 == fruitClass2);
System.out.println(fruitClass2 == fruitClass3);
System.out.println(fruitClass3 == fruitClass4);

2.2 运行时创建对象

通过在2.1中获取的Class类来创建对象。

// 在2.1中拿到的Class类
Class<Fruit> fruitClass = Fruit.class;

// 调用Class类中的方法创建对象
Fruit fruit = fruitClass.newInstance();

2.3 获取构造方法

一个类的构造方法因为参数不同可以很多,所以有API可以直接获取所有构造方法 或者 根据参数不同获取某个构造方法

// 带有四个构造方法的类
public class Fruit {
  

    public String name;
    private int type;
    
    public Fruit() {
  
    }

    public Fruit(String name) {
  
        this.name = name;
    }

    public Fruit(int type) {
  
        this.type = type;
    }

    public Fruit(String name, int type) {
  
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
}

1、获取所有构造方法:getConstructors()

Constructor<Fruit>[] constructors = (Constructor<Fruit>[]) fruitClass.getConstructors();

2、根据参数获取单个构造方法:getConstructor(参数class…)

// 运行时拿到Class
Class fruitClass = Class.forName("com.kproduce.androidstudy.test.Fruit");

// 1、构造方法:Fruit()
fruitClass.getConstructor();

// 2、构造方法:Fruit(String)
fruitClass.getConstructor(String.class);

// 3、构造方法:Fruit(int)
fruitClass.getConstructor(int.class);

// 4、构造方法:Fruit(String, int)
fruitClass.getConstructor(String.class, int.class);

3、使用构造方法创建对象

// 构造方法:Fruit(String, int)
Constructor<Fruit> constructor = fruitClass.getConstructor(String.class, int.class);

// 根据构造方法 Fruit(String, int) 创建对象
Fruit apple = constructor.newInstance("苹果", 1);

2.4 获取类的所有方法

和获取构造方法类似,有获取所有方法和单个方法的API,但是有两套供选择,注意注释的方法限制。

1、获取所有方法:

  • getMethods()
  • getDeclaredMethods()
// 获取所有方法,包含从父类继承的,不包括private:
Method[] methods = fruitClass.getMethods();

// 获取所有方法,不包含从父类继承的,包括private:
Method[] declaredMethods = fruitClass.getDeclaredMethods();

2、根据参数获取单个方法:

  • getMethod(“方法名”, 参数class…)
  • getDeclaredMethod(“方法名”,参数class…)
// 获取单个方法,包含从父类继承的,不包括private,可添加参数(参数重载)
fruitClass.getMethod("方法名", 参数class...);

// 获取单个方法,不包含从父类继承的,包括private,可添加参数(参数重载)
fruitClass.getDeclaredMethod("方法名", 参数class...);

3、使用方法

// 获取方法
Method method = fruitClass.getDeclaredMethod("方法名", 参数class...);

// 如果方法是私有的需要加下面这句
method.setAccessible(true);

// 调用方法,参数是被调用的对象,方法的调用需要基于对象
method.invoke(constructor.newInstance("苹果", 1));

2.5 获取类的成员变量

和获取方法基本一致,也有两套,可以给变量赋值和取值,都是基于对象的。
1、获取所有成员变量:

  • getFields()
  • getDeclaredFields()
// 获取所有变量,包含从父类继承的,不包括private:
Field[] fields = fruitClass.getFields();

// 获取所有变量,不包含从父类继承的,包括private:
Field[] declaredFields = fruitClass.getDeclaredFields();
   

2、根据名称获取单个成员变量:

  • getField(@NonNull String name)
  • getDeclaredField(@NonNull String var1)
// 获取单个成员变量,包含从父类继承的,不包括private
Field nameFiled = fruitClass.getField("name");

// 获取单个成员变量,不包含从父类继承的,包括private
Field typeFiled = fruitClass.getDeclaredField("type");

3、给成员变量赋值和获取值

// 获取值和赋值都是基于对象,所以先创建对象
Fruit apple = constructor.newInstance("苹果", 1);

// 获取name的成员变量
Field nameFiled = fruitClass.getField("name");

// 如果变量是私有的在操作之前需要加下面这句
nameFiled.setAccessible(true);

// 【取值】获取name的值,值是“苹果”
Object filed = nameFiled.get(apple);

// 【赋值】给apple对象,设置name的值为“香蕉”
nameFiled.set(apple, "香蕉");

总结

最后咱们再总结一下反射的知识点:

  1. 反射可以在程序的运行时,构造任意一个类的对象、了解任意一个对象所属的类、了解任意一个类的成员变量和方法、调用任意一个对象的属性和方法
  2. 反射的原理是:运行时通过字节码文件获取到类的所有信息
  3. 反射的优点是自由度高,可以无视访问权限限制。缺点是性能差、安全性差(破坏了类的封装性)。
  4. 反射需要先在运行时得到类,有四种方式,得到类之后可以了解其中的方法和成员变量。
  5. 反射中对方法的调用、成员变量的取值和赋值,都是基于对象进行操作。

这样反射的介绍就结束了,希望大家读完这篇文章,会对反射有一个更深入的了解。如果我的文章能给大家带来一点点的福利,那在下就足够开心了。