Java反射机制是Java语言被视为准动态语言的关键性质。Java反射机制的核心就是允许在运行时通过Java Reflection APIs来取得已知名字的class类的相关信息,动态地生成此类,并调用其方法或修改其域(甚至是本身声明为private的域或方法)。
也许你使用Java已经很长时间了,可是几乎不会用到Java反射机制。你会嗤之以鼻地告诉我,Java反射机制没啥用。或许在J2EE、J2SE等平台,Java反射机制没啥用(具体我也不了解,不多做评论),但是在Android应用开发中,该机制会带给你许多惊喜。
如果熟悉Android,那么你应该知道,Google不知出于什么原因,在系统源码中一些类或方法中经常加上“@hide”注释标记。它的作用是使这个方法或类在生成SDK时不可见,因此由此注释的东西,你在编译期是不可见的。这就出现了一些问题。一些明明可以访问的东西编译期却无法访问了!这使得你的程序有些本来可以完成的功能无法编译通过。
当然,有一种办法是自己去掉Android源码中的所有“@hide”标记,然后重新编译一份自己的SDK。另一种办法就是使用Java反射机制。当然,你还可以利用反射来访问存在访问限制的方法和修改其域。不过这种使用方法比较特殊,我们在文章的最后单独讨论。
从Class类说起
如果你使用Java,那么你应该知道Java中有一个Class类。Class类本身表示Java对象的类型,我们可以通过一个Object(子)对象的getClass方法取得一个对象的类型,此函数返回的就是一个Class类。当然,获得Class对象的方法有许多,但是没有一种方法是通过Class的构造函数来生成Class对象的。
也许你从来没有使用过Class类,也许你曾以为这是一个没什么用处的东西。不管你以前怎么认为,Class类是整个Java反射机制的源头。一切关于Java反射的故事,都从Class类开始。
因此,要想使用Java反射,我们首先得到Class类的对象。下表列出了几种得到Class类的方法,以供大家参考。
Class object 诞生管道 |
示例 |
运用getClass() 注:每个class 都有此函数 |
String str = "abc"; Class c1 = str.getClass(); |
运用 Class.getSuperclass() |
Button b = new Button(); Class c1 = b.getClass(); Class c2 = c1.getSuperclass(); |
运用static method Class.forName() (最常被使用) |
Class c1 = Class.forName ("java.lang.String"); Class c2 = Class.forName ("java.awt.Button"); Class c3 = Class.forName ("java.util.LinkedList$Entry"); Class c4 = Class.forName ("I"); Class c5 = Class.forName ("[I"); |
运用 .class 语法 |
Class c1 = String.class; Class c2 = java.awt.Button.class; Class c3 = Main.InnerClass.class; Class c4 = int.class; Class c5 = int[].class; |
运用 primitive wrapper classes 的TYPE 语法 |
Class c1 = Boolean.TYPE; Class c2 = Byte.TYPE; Class c3 = Character.TYPE; Class c4 = Short.TYPE; Class c5 = Integer.TYPE; Class c6 = Long.TYPE; Class c7 = Float.TYPE; Class c8 = Double.TYPE; Class c9 = Void.TYPE; |
获取一些基本信息
在我们得到一个类的Class类对象之后,Java反射机制就可以大施拳脚了。首先让我们来了解下如何获取关于某一个类的一些基本信息。
Java class 内部模块 |
Java class 内部模块说明 |
相应之Reflection API,多半为Class methods。 |
返回值类型(return type) |
package |
class隶属哪个package |
getPackage() |
Package |
import |
class导入哪些classes |
无直接对应之API。可间接获取。 |
|
modifier |
class(或methods, fields)的属性 |
int getModifiers() Modifier.toString(int) Modifier.isInterface(int) |
int String bool |
class name or interface name |
class/interface |
名称getName() |
String |
type parameters |
参数化类型的名称 |
getTypeParameters() |
TypeVariable <Class>[] |
base class |
base class(只可能一个) |
getSuperClass() |
Class |
implemented interfaces |
实现有哪些interfaces |
getInterfaces() |
Class[] |
inner classes |
内部classes |
getDeclaredClasses() |
Class[] |
outer class |
如果我们观察的class 本身是inner classes,那么相对它就会有个outer class。 |
getDeclaringClass() |
Class |
上表中,列出了一些Java class内部信息的获取方式。所采用的方法几乎都是调用Class对象的成员方法(由此你就可以了解到Class类的用处了吧)。当然,表中所列出的信息并不是全部,有很大一部分没有列出,你可以通过查阅Java文档得到更全面的了解。另外,下面将重点介绍一下类的构造函数、域和成员方法的获取方式。
类中最重要的三个信息
如果要对一个类的信息重要性进行排名的话,那么这三个信息理应获得前三的名次。它们分别是:构造函数、成员函数、成员变量。
也许你不同意我的排名,没关系。对于Java反射来说,这三个信息与之前介绍的基本信息相比较而言,有着本质的区别。那就是,之前的信息仅仅是只读的,而这三个信息可以在运行时被调用(构造函数和成员函数)或者被修改(成员变量)。所以,我想无可否认,至少站在Java反射机制的立场来说,这三者是最重要的信息。
下面,让我们分别了解一下这三个重要信息的获取方式。另外,我们将在后面的章节,详细介绍他们的调用方式或者修改方式。
构造函数
如果我们将Java对象视为一个二进制的生活在内存中生命体的话,那么构造函数无疑可以类比为Java对象生命体的诞生过程。我们在构造函数调用时为对象分配内存空间,初始化一些属性,于是一个新的生命诞生了。
Java是纯面向对象的语言,Java中几乎所有的一切都是类的对象,因此可想而知构造函数的重要性。
Java反射机制能够得到构造函数信息实在应该是一件令人惊喜的事情。正因为此,反射机制实质上才拥有了孵化生命的能力。换句话言之,我们可以通过反射机制,动态地创建新的对象。
获取构造函数的方法有以下几个:
Constructor getConstructor(Class[] params)
Constructor[] getConstructors()
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params)
Constructor[] getDeclaredConstructors()
我们有两种方式对这四个函数分组。
首先可以由构造函数的确定性进行分类。我们知道,一个类实际上可以拥有很多个构造函数。那么我们获取的构造函数是哪个呢?我们可以根据构造函数的参数标签对构造函数进行明确的区分,因此,如果我们在Java反射时指定构造函数的参数,那么我们就能确定地返回我们需要的那个“唯一”的构造函数。getConstructor(Class[] params) 和getDeclaredConstructor(Class[] params)正是这种确定唯一性的方式。但是,如果我们不清楚每个构造函数的参数表,或者我们出于某种目的需要获取所有的构造函数的信息,那么我们就不需要明确指定参数表,而这时返回的就应该是构造函数数组,因为构造函数很可能不止一个。getConstructors()和getDeclaredConstructors()就是这种方式。
另外,我们还可以通过构造函数的访问权限进行分类。在设计类的时候,我们往往有一些构造函数需要声明为“private”、“protect”或者“default”,目的是为了不让外部的类调用此构造函数生成对象。于是,基于访问权限的不同,我们可以将构造函数分为public和非public两种。
getConstructor(Class[] params) 和getConstructors()仅仅可以获取到public的构造函数,而getDeclaredConstructor(Class[] params) 和getDeclaredConstructors()则能获取所有(包括public和非public)的构造函数。
成员函数
如果构造函数类比为对象的诞生过程的话,成员函数无疑可以类比为对象的生命行为过程。成员函数的调用执行才是绝大多数对象存在的证据和意义。Java反射机制允许获取成员函数(或者说成员方法)的信息,也就是说,反射机制能够帮助对象践行生命意义。通俗地说,Java反射能使对象完成其相应的功能。
和获取构造函数的方法类似,获取成员函数的方法有以下一些:
Method getMethod(String name, Class[] params)
Method[] getMethods()
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params)
Method[] getDeclaredMethods()
其中需要注意,String name参数,需要写入方法名。关于访问权限和确定性的问题,和构造函数基本一致。
成员变量
成员变量,我们经常叫做一个对象的域。从内存的角度来说,构造函数和成员函数都仅仅是Java对象的行为或过程,而成员变量则是真正构成对象本身的细胞和血肉。简单的说,就是成员变量占用的空间之和几乎就是对象占用的所有内存空间。
获取成员变量的方法与上面两种方法类似,具体如下:
Field getField(String name)
Field[] getFields()
Field getDeclaredField(String name)
Field[] getDeclaredFields()
其中,String name参数,需要写入变量名。关于访问权限和确定性的问题,与前面两例基本一致。
让动态真正动起来
在本文的一开始就说,Java反射机制是Java语言被视为准动态语言的关键性质。如果Java反射仅仅能够得到Java类(或对象)运行时的信息,而不能改变其行为和属性,那么它当然算不上“动态”。百度了一把何谓“动态语言”,解释如下:动态语言,是指程序在运行时可以改变其结构:新的函数可以被引进,已有的函数可以被删除等在结构上的变化。由此看来,Java确实不能算作“动态语言”。但是和C