Java中的反射（1）——Class类、访问字段、调用方法

        Java中的反射机制是一种强大的工具，它允许程序在运行时动态地检查类的结构、修改对象的属性或调用方法。反射可以打破封装，从而访问类的私有字段或方法，甚至可以在不提前知道类或方法的情况下，动态创建对象并调用它们。我们可以从以下三个方面来详细解析：Class类、访问字段、调用方法。

1. Class类：反射的基础枢纽

   Class类是Java反射的核心基础，每个Java类都会在编译时生成一个相应的Class对象。这个对象包含了该类的所有元数据，如类的名称、包名、构造方法、字段和方法等。Class对象本质上是对类的描述，并且它在运行时是动态加载到内存中的。这使得Java程序可以在运行时获取一个类的结构并与之交互。

Class类与类、对象之间的关系：

• 类的描述：Class类是对每个Java类结构的描述，任何类在Java中都会对应一个唯一的Class对象。
• 对象的类型信息：每个Java对象在内存中运行时，都会关联一个Class对象，用以保存该对象的类信息。
• 动态操作的核心：通过Class对象，我们可以在运行时动态加载、修改和操控该类或它的实例对象。

三种常见的获取Class对象的方式：

• 通过类名获取：

  • 直接使用类名.class可以获取对应类的Class对象。适用于编译时就知道类名的场景，如静态方法或静态初始化时。

  Class<?> clazz = MyClass.class; 

• 通过对象实例获取：

  • 已知某个类的对象实例，可以调用getClass()方法获得该对象的Class对象。

  MyClass obj = new MyClass(); Class<?> clazz = obj.getClass();

• 通过类的全限定名动态加载：

  • 通过Class.forName("类的全限定名")方法可以动态加载一个类。适合在运行时决定使用哪个类的场景，如通过配置文件动态加载类。

  Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

Class对象的作用：

• 获取类的信息：通过Class对象可以获取类的元数据信息，如类名、包名、修饰符、父类和接口等。

  System.out.println("类名: " + clazz.getName()); 
  System.out.println("包名: " + clazz.getPackage().getName());

• 动态创建实例：反射允许通过Class对象创建类的实例，即使是在运行时动态加载的类。

  Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

• 获取构造方法、字段、方法：通过Class对象可以获取类的构造方法、字段和方法，分别对应构造类、字段操作、方法调用的需求。

2. 字段(Field)：类的属性，动态操控的核心

        在Java中，字段（Field）代表类的成员变量。反射提供了在运行时获取类的字段信息并对其进行操作的能力，包括对私有字段的读取和修改。字段是Java类中用于存储数据的基本构件，反射让我们可以绕过访问修饰符的限制，操作私有字段。

Field与Class之间的关系：

• Field是Class对象的一部分，是类的成员变量的映射。每个类中的字段，都对应着一个Field对象，它提供了对这个成员变量进行操作的方法。
• 通过Class对象，我们可以获取某个类中的所有字段（包括私有字段）。

获取字段的几种方式：

• 获取某个特定字段：

  • 通过Class.getDeclaredField("字段名")可以获取类中某个特定字段，无论其访问修饰符如何。

  Field field = clazz.getDeclaredField("fieldName");

• 获取类中所有字段：

  • 使用Class.getDeclaredFields()可以获取类中声明的所有字段。

  Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); 
  for (Field f : fields) { 
      System.out.println("字段名: " + f.getName()); 
  }

注意：getDeclaredField()只能获取本类声明的字段，继承自父类的字段不会包含在内。如果需要获取父类的字段，可以先通过Class.getSuperclass()获取父类的Class对象，再获取其字段。

操作字段的步骤：

1. 解除访问限制：如果字段是私有的，反射默认无法访问它。通过setAccessible(true)可以绕过这种限制，允许访问私有字段。

   field.setAccessible(true);

2. 读取字段的值：通过Field.get(Object obj)可以读取字段的当前值，obj是该字段所在的对象实例。

   Object value = field.get(obj); 
   System.out.println("字段值: " + value);

3. 修改字段的值：通过Field.set(Object obj, Object value)可以修改字段的值。

   field.set(obj, "新的值");

示例：操作私有字段

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass"); 
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
/ 获取私有字段 
Field privateField = clazz.getDeclaredField("privateField"); privateField.setAccessible(true); 
// 解除访问限制 
// 读取字段值 
Object value = privateField.get(obj); 
ystem.out.println("原始字段值: " + value); 
// 修改字段值 privateField.set(obj, "新的值"); 
System.out.println("修改后的字段值: " + privateField.get(obj));

注意：通过反射修改私有字段可能会带来潜在的安全风险，因为它破坏了类的封装性。

3. 方法(Method)：类的行为，动态调用的关键

        在Java中，方法是类的行为操作。反射允许在运行时动态调用类的方法，包括私有方法和公共方法。通过Method类，我们可以获取类中声明的某个方法，并使用反射动态调用它。

Method与Class之间的关系：

• Method是Class对象的一部分，代表类中的每一个具体的行为操作。Class对象包含类的所有方法信息，每个方法对应一个Method对象。
• Method类提供了一系列方法来操作类的方法，如调用方法（包括私有方法）、获取方法的参数类型和返回类型等。

获取方法的方式：

• 获取特定方法：通过Class.getDeclaredMethod()方法可以获取类中声明的某个具体方法，参数包括方法名和参数类型。

  Method method = clazz.getDeclaredMethod("methodName", String.class);

• 获取类中所有方法：通过Class.getDeclaredMethods()可以获取类中声明的所有方法。

  Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods(); 
  for (Method m : methods) { 
      System.out.println("方法名: " + m.getName()); 
  }

动态调用方法：

1. 解除访问限制：和字段类似，如果方法是私有的，首先需要通过setAccessible(true)来解除访问限制。

   method.setAccessible(true);

2. 调用方法：使用Method.invoke()可以动态调用类的方法，传递实例对象和方法参数。对于静态方法，实例对象可以为null。

   Object result = method.invoke(obj, "参数值"); 
   System.out.println("方法返回值: " + result);

示例：调用私有方法

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass"); 
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
// 获取私有方法 
Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class); privateMethod.setAccessible(true); 
// 解除访问限制 
// 调用私有方法 
Object result = privateMethod.invoke(obj, "参数"); 
ystem.out.println("方法返回值: " + result);

获取方法的元数据信息：

• 获取方法修饰符：

  • 可以通过Method.getModifiers()获取方法的修饰符（如public、static等）。

  int modifiers = method.getModifiers(); 
  System.out.println("是否是静态方法: " + Modifier.isStatic(modifiers));

• 获取方法的参数类型：

  • 通过Method.getParameterTypes()可以获取方法的参数类型。

  Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes(); 
  for (Class<?> paramType : parameterTypes) { 
      System.out.println("参数类型: " + paramType.getName()); 
  }

• 获取方法的返回类型：

  • 可以通过Method.getReturnType()获取方法的返回类型。

  Class<?> returnType = method.getReturnType(); System.out.println("返回类型: " + returnType.getName());