JAVA反射机制实例教程
本文以实例形式详细讲述了Java的反射机制,是Java程序设计中重要的技巧。分享给大家供大家参考。具体分析如下:
首先,Reflection是Java程序开发语言的特征之一,它允许运行中的Java程序对自身进行检查,或者说"自审",并能直接操作程序的内部属性。例如,使用它能获得Java类中各成员的名称并显示出来。Java的这一能力在实际应用中也许用得不是很多,但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如,Pascal、C或者C++中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。
JavaBean是reflection的实际应用之一,它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过reflection动态的载入并取得Java组件(类)的属性。
1.一个简单的例子
考虑下面这个简单的例子,让我们看看reflection是如何工作的。
importjava.lang.reflect.*; publicclassDumpMethods{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classc=Class.forName("java.util.Stack"); Methodm[]=c.getDeclaredMethods(); for(inti=0;i<m.length;i++) System.out.println(m[i].toString()); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
它的结果输出为:
publicsynchronizedjava.lang.Objectjava.util.Stack.pop() publicjava.lang.Objectjava.util.Stack.push(java.lang.Object) publicbooleanjava.util.Stack.empty() publicsynchronizedjava.lang.Objectjava.util.Stack.peek() publicsynchronizedintjava.util.Stack.search(java.lang.Object)
这样就列出了java.util.Stack类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。
这个程序使用Class.forName载入指定的类,然后调用getDeclaredMethods来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods是用来描述某个类中单个方法的一个类。
2.开始使用Reflection
用于reflection的类,如Method,可以在java.lang.relfect包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤:第一步是获得你想操作的类的java.lang.Class对象。在运行中的Java程序中,用java.lang.Class类来描述类和接口等。
下面就是获得一个Class对象的方法之一:
Classc=Class.forName("java.lang.String");
这条语句得到一个String类的类对象。还有另一种方法,如下面的语句:
Classc=int.class;或者Classc=Integer.TYPE;
它们可获得基本类型的类信息。其中后一种方法中访问的是基本类型的封装类(如Integer)中预先定义好的TYPE字段。
第二步是调用诸如getDeclaredMethods的方法,以取得该类中定义的所有方法的列表。
一旦取得这个信息,就可以进行第三步了——使用reflectionAPI来操作这些信息,如下面这段代码:
Classc=Class.forName("java.lang.String"); Methodm[]=c.getDeclaredMethods(); System.out.println(m[0].toString());
它将以文本方式打印出String中定义的第一个方法的原型。
在下面的例子中,这三个步骤将为使用reflection处理特殊应用程序提供例证。
模拟instanceof操作符
得到类信息之后,通常下一个步骤就是解决关于Class对象的一些基本的问题。例如,Class.isInstance方法可以用于模拟instanceof操作符:
classS{ } publicclassIsInstance{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("S"); booleanb1=cls.isInstance(newInteger(37)); System.out.println(b1); booleanb2=cls.isInstance(newS()); System.out.println(b2); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
在这个例子中创建了一个S类的Class对象,然后检查一些对象是否是S的实例。Integer(37)不是,但newS()是。
3.找出类的方法
找出一个类中定义了些什么方法,这是一个非常有价值也非常基础的reflection用法。下面的代码就实现了这一用法:
importjava.lang.reflect.*; publicclassMethod1{ privateintf1(Objectp,intx)throwsNullPointerException{ if(p==null) thrownewNullPointerException(); returnx; } publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Method1"); Methodmethlist[]=cls.getDeclaredMethods(); for(inti=0;i<methlist.length;i++){ Methodm=methlist[i]; System.out.println("name="+m.getName()); System.out.println("declclass="+m.getDeclaringClass()); Classpvec[]=m.getParameterTypes(); for(intj=0;j<pvec.length;j++) System.out.println("param#"+j+""+pvec[j]); Classevec[]=m.getExceptionTypes(); for(intj=0;j<evec.length;j++) System.out.println("exc#"+j+""+evec[j]); System.out.println("returntype="+m.getReturnType()); System.out.println("-----"); } } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
这个程序首先取得method1类的描述,然后调用getDeclaredMethods来获取一系列的Method对象,它们分别描述了定义在类中的每一个方法,包括public方法、protected方法、package方法和private方法等。如果你在程序中使用getMethods来代替getDeclaredMethods,你还能获得继承来的各个方法的信息。
取得了Method对象列表之后,要显示这些方法的参数类型、异常类型和返回值类型等就不难了。这些类型是基本类型还是类类型,都可以由描述类的对象按顺序给出。
输出的结果如下:
name=f1 declclass=classmethod1 param#0classjava.lang.Object param#1int exc#0classjava.lang.NullPointerException returntype=int ----- name=main declclass=classmethod1 param#0class[Ljava.lang.String; returntype=void
4.获取构造器信息
获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似,如:
importjava.lang.reflect.*; publicclassConstructor1{ publicConstructor1(){ } protectedConstructor1(inti,doubled){ } publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Constructor1"); Constructorctorlist[]=cls.getDeclaredConstructors(); for(inti=0;i<ctorlist.length;i++){ Constructorct=ctorlist[i]; System.out.println("name="+ct.getName()); System.out.println("declclass="+ct.getDeclaringClass()); Classpvec[]=ct.getParameterTypes(); for(intj=0;j<pvec.length;j++) System.out.println("param#"+j+""+pvec[j]); Classevec[]=ct.getExceptionTypes(); for(intj=0;j<evec.length;j++) System.out.println("exc#"+j+""+evec[j]); System.out.println("-----"); } } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
这个例子中没能获得返回类型的相关信息,那是因为构造器没有返回类型。
这个程序运行的结果是:
name=Constructor1 declclass=classConstructor1 param#0int param#1double ----- name=Constructor1 declclass=classConstructor1 -----
5.获取类的字段(域)
找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的,下面的代码就在干这个事情:
importjava.lang.reflect.*; publicclassField1{ privatedoubled; publicstaticfinalinti=37; Strings="testing"; publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Field1"); Fieldfieldlist[]=cls.getDeclaredFields(); for(inti=0;i<fieldlist.length;i++){ Fieldfld=fieldlist[i]; System.out.println("name="+fld.getName()); System.out.println("declclass="+fld.getDeclaringClass()); System.out.println("type="+fld.getType()); intmod=fld.getModifiers(); System.out.println("modifiers="+Modifier.toString(mod)); System.out.println("-----"); } } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
这个例子和前面那个例子非常相似。例中使用了一个新东西Modifier,它也是一个reflection类,用来描述字段成员的修饰语,如“privateint”。这些修饰语自身由整数描述,而且使用Modifier.toString来返回以“官方”顺序排列的字符串描述(如“static”在“final”之前)。这个程序的输出是:
name=d declclass=classField1 type=double modifiers=private ----- name=i declclass=classField1 type=int modifiers=publicstaticfinal ----- name=s declclass=classField1 type=classjava.lang.String modifiers= -----
和获取方法的情况一下,获取字段的时候也可以只取得在当前类中申明了的字段信息(getDeclaredFields),或者也可以取得父类中定义的字段(getFields)。
6.根据方法的名称来执行方法
文本到这里,所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用reflection来做一些其它的事情,比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作:
importjava.lang.reflect.*; publicclassMethod2{ publicintadd(inta,intb){ returna+b; } publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Method2"); Classpartypes[]=newClass[2]; partypes[0]=Integer.TYPE; partypes[1]=Integer.TYPE; Methodmeth=cls.getMethod("add",partypes); Method2methobj=newMethod2(); Objectarglist[]=newObject[2]; arglist[0]=newInteger(37); arglist[1]=newInteger(47); Objectretobj=meth.invoke(methobj,arglist); Integerretval=(Integer)retobj; System.out.println(retval.intValue()); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
假如一个程序在执行的某处的时候才知道需要执行某个方法,这个方法的名称是在程序的运行过程中指定的(例如,JavaBean开发环境中就会做这样的事),那么上面的程序演示了如何做到。
上例中,getMethod用于查找一个具有两个整型参数且名为add的方法。找到该方法并创建了相应的Method对象之后,在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候,需要提供一个参数列表,这在上例中是分别包装了整数37和47的两个Integer对象。执行方法的返回的同样是一个Integer对象,它封装了返回值84。
7.创建新的对象
对于构造器,则不能像执行方法那样进行,因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象(准确的说,创建一个对象的过程包括分配内存和构造对象)。所以,与上例最相似的例子如下:
importjava.lang.reflect.*; publicclassConstructor2{ publicConstructor2(){ } publicConstructor2(inta,intb){ System.out.println("a="+a+"b="+b); } publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Constructor2"); Classpartypes[]=newClass[2]; partypes[0]=Integer.TYPE; partypes[1]=Integer.TYPE; Constructorct=cls.getConstructor(partypes); Objectarglist[]=newObject[2]; arglist[0]=newInteger(37); arglist[1]=newInteger(47); Objectretobj=ct.newInstance(arglist); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
根据指定的参数类型找到相应的构造函数并执行它,以创建一个新的对象实例。使用这种方法可以在程序运行时动态地创建对象,而不是在编译的时候创建对象,这一点非常有价值。
8.改变字段(域)的值
reflection的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它,下面的例子可以说明这一点:
importjava.lang.reflect.*; publicclassField2{ publicdoubled; publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("Field2"); Fieldfld=cls.getField("d"); Field2f2obj=newField2(); System.out.println("d="+f2obj.d); fld.setDouble(f2obj,12.34); System.out.println("d="+f2obj.d); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
这个例子中,字段d的值被变为了12.34。
9.使用数组
本文介绍的reflection的最后一种用法是创建的操作数组。数组在Java语言中是一种特殊的类类型,一个数组的引用可以赋给Object引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的:
importjava.lang.reflect.*; publicclassArray1{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ try{ Classcls=Class.forName("java.lang.String"); Objectarr=Array.newInstance(cls,10); Array.set(arr,5,"thisisatest"); Strings=(String)Array.get(arr,5); System.out.println(s); } catch(Throwablee){ System.err.println(e); } } }
例中创建了10个单位长度的String数组,为第5个位置的字符串赋了值,最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。
下面这段代码提供了一个更复杂的例子:
importjava.lang.reflect.*; publicclassArray2{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ intdims[]=newint[]{5,10,15}; Objectarr=Array.newInstance(Integer.TYPE,dims); Objectarrobj=Array.get(arr,3); Classcls=arrobj.getClass().getComponentType(); System.out.println(cls); arrobj=Array.get(arrobj,5); Array.setInt(arrobj,10,37); intarrcast[][][]=(int[][][])arr; System.out.println(arrcast[3][5][10]); } }
例中创建了一个5x10x15的整型数组,并为处于[3][5][10]的元素赋了值为37。注意,多维数组实际上就是数组的数组,例如,第一个Array.get之后,arrobj是一个10x15的数组。进而取得其中的一个元素,即长度为15的数组,并使用Array.setInt为它的第10个元素赋值。
注意创建数组时的类型是动态的,在编译时并不知道其类型。
相信本文所述对大家Java程序设计的学习有一定的借鉴价值。