JAVA反射機制定義培訓資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。JAVA反射機制定義-JAVA反射機制定義：JAVA反射機制是在運行狀態(tài)中，對于任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對于任意一個對象，都能夠調用它的任意一個方法；這種動態(tài)獲取的信息以及動態(tài)調用對象的方法的功能稱為java語言的反射機制。Java反射機制主要提供了以下功能：在運行時判斷任意一個對象所屬的類；在運行時構造任意一個類的對象；在運行時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法；在運行時調用任意一個對象的方法；生成動態(tài)代理。有時候我們說某個語言具有很強的動態(tài)性，有時候我們會區(qū)分動態(tài)和靜態(tài)的不同

2、技術與作法。我們朗朗上口動態(tài)綁定（dynamicbinding）、動態(tài)鏈接（dynamiclinking）、動態(tài)加載（dynamicloading）等。然而“動態(tài)”一詞其實沒有絕對而普遍適用的嚴格定義，有時候甚至像對象導向當初被導入編程領域一樣，一人一把號，各吹各的調。一般而言，開發(fā)者社群說到動態(tài)語言，大致認同的一個定義是：“程序運行時，允許改變程序結構或變量類型，這種語言稱為動態(tài)語言”。從這個觀點看，Perl，Python，Ruby是動態(tài)語言，C+，Java，C#不是動態(tài)語言。盡管在這樣的定義與分類下Java不是動態(tài)語言，它卻有著一個非常突出的動態(tài)相關機制：Reflection。這個字的意思

3、是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我們可以于運行時加載、探知、使用編譯期間完全未知的classes。換句話說，Java程序可以加載一個運行時才得知名稱的class，獲悉其完整構造（但不包括methods定義），并生成其對象實體、或對其fields設值、或喚起其methods1。這種“看透class”的能力（theabilityoftheprogramtoexamineitself）被稱為introspection（內省、內觀、反?。?。Reflection和introspection是常被并提的兩個術語。Java如何能夠做出上述的動態(tài)特性呢？這是一個深遠話題，本文對此只簡單介紹一些概

4、念。整個篇幅最主要還是介紹ReflectionAPIs，也就是讓讀者知道如何探索class的結構、如何對某個“運行時才獲知名稱的class”生成一份實體、為其fields設值、調用其methods。本文將談到java.lang.Class，以及HYPERLINK/view/1007969.htmt_blankjava.lang.reflect中的Method、Field、Constructor等等classes。HYPERLINK/view/1865203.htm編輯本段“Class”cla眾所周知Java有個Objectclass，是所有Javaclasses的繼承根源，其內聲明了數(shù)個應該在

5、所有Javaclass中被改寫的methods：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一個Classobject。Classclass十分特殊。它和一般classes一樣繼承自Object，其實體用以表達Java程序運行時的classes和interfaces，也用來表達enum、array、primitiveJavatypes（boolean,byte,char,short,int,long,float,double）以及關鍵詞void。當一個class被加載，或當加載器（classloader）的d

6、efineClass()被JVM調用，JVM便自動產生一個Classobject。如果您想借由“修改Java標準庫源碼”來觀察Classobject的實際生成時機（例如在Class的constructor內添加一個println()），不能夠！因為Class并沒有publicconstructor（見圖1）。本文最后我會撥一小塊篇幅順帶談談Java標準庫源碼的改動辦法。Class是Reflection故事起源。針對任何您想探勘的class，唯有先為它產生一個Classobject，接下來才能經由后者喚起為數(shù)十多個的ReflectionAPIs。這些APIs將在稍后的探險活動中一一亮相。#001

7、publicfinal#002classClassimplementsSerializable,#003java.lang.reflect.GenericDeclaration,#004java.lang.reflect.Type,#005java.lang.reflect.AnnotatedElement#006privateClass()#007publicStringtoString()#008return(isInterface()?interface:#009(isPrimitive()?:class)#010+getName();#011.圖1：Classclass片段。注意它的p

8、rivateemptyctor，意指不允許任何人經由編程方式產生Classobject。是的，其object只能由JVM產生。HYPERLINK/view/1865203.htm編輯本段“Class”object的取得途徑Java允許我們從多種管道為一個class生成對應的Classobject。圖2是一份整理。Classobject誕生管道示例運用getClass()注：每個class都有此函數(shù)Stringstr=abc;Classc1=str.getClass();運用Class.getSuperclass()2Buttonb=newButton();Classc1=b.getClass(

9、);Classc2=c1.getSuperclass();運用staticmethodClass.forName()（最常被使用）Classc1=Class.forName(java.lang.String);Classc2=Class.forName(java.awt.Button);Classc3=Class.forName(HYPERLINK/view/1008011.htmt_blankjava.util.LinkedList$Entry);Classc4=Class.forName(I);Classc5=Class.forName(.class;運用primitivewrapperc

10、lasses的TYPE語法Classc1=Boolean.TYPE;Classc2=Byte.TYPE;Classc3=Character.TYPE;Classc4=Short.TYPE;Classc5=Integer.TYPE;Classc6=Long.TYPE;Classc7=Float.TYPE;Classc8=Double.TYPE;Classc9=Void.TYPE;圖2：Java允許多種管道生成Classobject。Javaclasses組成分析首先容我以圖3的java.util.LinkedList為例，將Javaclass的定義大卸八塊，每一塊分別對應圖4所示的Reflect

11、ionAPI。圖5則是“獲得class各區(qū)塊信息”的程序示例及執(zhí)行結果，它們都取自本文示例程序的對應片段。packagejava.util;/(1)importjava.lang.*;/(2)publicclassLinkedList/(3)(4)(5)extendsAbstractSequentialList/(6)implementsList,Queue,Cloneable,.Serializable/(7)privatestaticclassEntry/(8)publicLinkedList()/(9)publicLinkedList(Collectionc)publicEgetFirs

12、t()/(10)publicEgetLast()privatetransientEntryheader=;/(11)privatetransientintsize=0;圖3：將一個Javaclass大卸八塊，每塊相應于一個或一組ReflectionAPIs（圖4）。HYPERLINK/view/1865203.htm編輯本段各成份所對應的API圖3的各個Javaclass成份，分別對應于圖4的ReflectionAPI，其中出現(xiàn)的Package、Method、Constructor、Field等等classes，都定義于java.lang.reflect。Javaclass內部模塊（參見圖3）

13、Javaclass內部模塊說明相應之ReflectionAPI，多半為Classmethods。返回值類型(returntype)(1)packageclass隸屬哪個packagegetPackage()Package(2)importclass導入哪些classes無直接對應之API。解決辦法見圖5-2。(3)modifierclass（或methods,fields）的屬性intgetModifiers()Modifier.toString(int)Modifier.isInterface(int)intStringbool(4)classnameorinterfacenameclass

14、/interface名稱getName()String(5)typeparameters參數(shù)化類型的名稱getTypeParameters()TypeVariable(6)baseclassbaseclass（只可能一個）getSuperClass()Class(7)implementedinterfaces實現(xiàn)有哪些interfacesgetInterfaces()Class(8)innerclasses內部classesgetDeclaredClasses()Class(8)outerclass如果我們觀察的class本身是innerclasses，那么相對它就會有個outerclass。

15、getDeclaringClass()Class(9)constructors構造函數(shù)getDeclaredConstructors()不論public或private或其它accesslevel，皆可獲得。另有功能近似之取得函數(shù)。Constructor(10)methods操作函數(shù)getDeclaredMethods()不論public或private或其它accesslevel，皆可獲得。另有功能近似之取得函數(shù)。Method(11)fields字段（成員變量）getDeclaredFields()不論public或private或其它accesslevel，皆可獲得。另有功能近似之取得函數(shù)

16、。Field圖4：Javaclass大卸八塊后（如圖3），每一塊所對應的ReflectionAPI。本表并非ReflectionAPIs的全部。JavaReflectionAPI運用示例圖5示范圖4提過的每一個ReflectionAPI，及其執(zhí)行結果。程序中出現(xiàn)的tName()是個輔助函數(shù)，可將其第一自變量所代表的“Javaclass完整路徑字符串”剝除路徑部分，留下class名稱，儲存到第二自變量所代表的一個hashtable去并返回（如果第二自變量為null，就不儲存而只是返回）。#001Classc=null;#002c=Class.forName(args0);#003#004Pack

17、agep;#005p=c.getPackage();#006#007if(p!=null)#008System.out.println(package+p.getName()+;);執(zhí)行結果（例）：packagejava.util;圖5-1：找出class隸屬的package。其中的c將繼續(xù)沿用于以下各程序片段。#001ff=c.getDeclaredFields();#002for(inti=0;iff.length;i+)#003x=tName(ff.getType().getName(),classRef);#004#005cn=c.getDeclaredConstructors();#

18、006for(inti=0;icn.length;i+)#007Classcx=cn.getParameterTypes();#008for(intj=0;jcx.length;j+)#009x=tName(cxj.getName(),classRef);#010#011#012mm=c.getDeclaredMethods();#013for(inti=0;imm.length;i+)#014x=tName(mm.getReturnType().getName(),classRef);#015Classcx=mm.getParameterTypes();#016for(intj=0;jcx.

19、length;j+)#017x=tName(cxj.getName(),classRef);#018#019classRef.remove(c.getName();/不必記錄自己（不需import自己）執(zhí)行結果（例）：importjava.util.ListIterator;importjava.lang.Object;importjava.util.LinkedList$Entry;importjava.util.Collection;importObjectOutputStream;import.ObjectInputStream;圖5-2：找出導入的classes，動作細節(jié)詳見內文說明。

20、#001intmod=c.getModifiers();#002System.out.print(Modifier.toString(mod);/整個modifier#003#004if(Modifier.isInterface(mod)#005System.out.print();/關鍵詞interface已含于modifier#006else#007System.out.print(class);/關鍵詞class#008System.out.print(tName(c.getName(),null);/class名稱執(zhí)行結果（例）：publicclassLinkedList圖5-3：找出

21、class或interface的名稱，及其屬性（modifiers）。#001TypeVariabletv;#002tv=c.getTypeParameters();/warning:uncheckedconversion#003for(inti=0;itv.length;i+)#004x=tName(tv.getName(),null);/例如E,K,V.#005if(i=0)/第一個#006System.out.print();#011執(zhí)行結果（例）：publicabstractinterfaceMap或publicclassLinkedList圖5-4：找出parameterizedty

22、pes的名稱#001ClasssupClass;#002supClass=c.getSuperclass();#003if(supClass!=null)/如果有superclass#004System.out.print(extends+#005tName(supClass.getName(),classRef);執(zhí)行結果（例）：publicclassLinkedListextendsAbstractSequentialList,圖5-5：找出baseclass。執(zhí)行結果多出一個不該有的逗號于尾端。此非本處重點，為簡化計，不多做處理。#001Classcc;#002Classctmp;#00

23、3/找出所有被實現(xiàn)的interfaces#004cc=c.getInterfaces();#005if(cc.length!=0)#006System.out.print(,rn+implements);/關鍵詞#007for(Classcite:cc)/JDK1.5新式循環(huán)寫法#008System.out.print(tName(cite.getName(),null)+,);執(zhí)行結果（例）：publicclassLinkedListextendsAbstractSequentialList,implementsList,Queue,Cloneable,Serializable,圖5-6：找

24、出implementedinterfaces。執(zhí)行結果多出一個不該有的逗號于尾端。此非本處重點，為簡化計，不多做處理。#001cc=c.getDeclaredClasses();/找出innerclasses#002for(Classcite:cc)#003System.out.println(tName(cite.getName(),null);#004#005ctmp=c.getDeclaringClass();/找出outerclasses#006if(ctmp!=null)#007System.out.println(ctmp.getName();執(zhí)行結果（例）：LinkedList$

25、EntryLinkedList$ListItr圖5-7：找出innerclasses和outerclass#001Constructorcn;#002cn=c.getDeclaredConstructors();#003for(inti=0;icn.length;i+)#004intmd=cn.getModifiers();#005System.out.print(+Modifier.toString(md)+#006cn.getName();#007Classcx=cn.getParameterTypes();#008System.out.print();#009for(intj=0;jcx

26、.length;j+)#010System.out.print(tName(cxj.getName(),null);#011if(j(cx.length-1)System.out.print(,);#012#013System.out.print();#014執(zhí)行結果（例）：publicjava.util.LinkedList(Collection)publicjava.util.LinkedList()圖5-8a：找出所有constructors#004System.out.println(cn.toGenericString();執(zhí)行結果（例）：publicjava.util.Linked

27、List(java.util.Collection)publicjava.util.LinkedList()圖5-8b：找出所有constructors。本例在for循環(huán)內使用toGenericString()，省事。#001Methodmm;#002mm=c.getDeclaredMethods();#003for(inti=0;imm.length;i+)#004intmd=mm.getModifiers();#005System.out.print(+Modifier.toString(md)+#006tName(mm.getReturnType().getName(),null)+#0

28、07mm.getName();#008Classcx=mm.getParameterTypes();#009System.out.print();#010for(intj=0;jcx.length;j+)#011System.out.print(tName(cxj.getName(),null);#012if(j(cx.length-1)System.out.print(,);#013#014System.out.print();#015執(zhí)行結果（例）：publicObjectget(int)publicintsize()圖5-9a：找出所有methods#004System.out.prin

29、tln(mm.toGenericString();publicEjava.util.LinkedList.get(int)publicintjava.util.LinkedList.size()圖5-9b：找出所有methods。本例在for循環(huán)內使用toGenericString()，省事。#001Fieldff;#002ff=c.getDeclaredFields();#003for(inti=0;iff.length;i+)#004intmd=ff.getModifiers();#005System.out.println(+Modifier.toString(md)+#006tName

30、(ff.getType().getName(),null)+#007ff.getName()+;);#008執(zhí)行結果（例）：privatetransientLinkedList$Entryheader;privatetransientintsize;圖5-10a：找出所有fields#004System.out.println(G:+ff.toGenericString();privatetransientjava.util.LinkedList.java.util.LinkedList$Entry?java.util.LinkedList.headerprivatetransientintj

31、ava.util.LinkedList.size圖5-10b：找出所有fields。本例在for循環(huán)內使用toGenericString()，省事。找出class參用（導入）的所有classes沒有直接可用的ReflectionAPI可以為我們找出某個class參用的所有其它classes。要獲得這項信息，必須做苦工，一步一腳印逐一記錄。我們必須觀察所有fields的類型、所有methods（包括constructors）的參數(shù)類型和回返類型，剔除重復，留下唯一。這正是為什么圖5-2程序代碼要為tName()指定一個hashtable（而非一個null）做為第二自變量的緣故：hashtable

32、可為我們儲存元素（本例為字符串），又保證不重復。本文討論至此，幾乎可以還原一個class的原貌（唯有methods和ctors的定義無法取得）。接下來討論Reflection的另三個動態(tài)性質：(1)運行時生成instances，(2)執(zhí)行期喚起methods，(3)運行時改動fields。運行時生成instances欲生成對象實體，在Reflection動態(tài)機制中有兩種作法，一個針對“無自變量ctor”，一個針對“帶參數(shù)ctor”。圖6是面對“無自變量ctor”的例子。如果欲調用的是“帶參數(shù)ctor“就比較麻煩些，圖7是個例子，其中不再調用Class的newInstance()，而是調用Con

33、structor的newInstance()。圖7首先準備一個Class做為ctor的參數(shù)類型（本例指定為一個double和一個int），然后以此為自變量調用getConstructor()，獲得一個專屬ctor。接下來再準備一個Object做為ctor實參值（本例指定3.14159和125），調用上述專屬ctor的newInstance()。#001Classc=Class.forName(DynTest);#002Objectobj=null;#003obj=c.newInstance();/不帶自變量#004System.out.println(obj);圖6：動態(tài)生成“Classobj

34、ect所對應之class”的對象實體；無自變量。#001Classc=Class.forName(DynTest);#002ClasspTypes=newClassdouble.class,int.class;#003Constructorctor=c.getConstructor(pTypes);#004/指定parameterlist，便可獲得特定之ctor#005#006Objectobj=null;#007Objectarg=newObject3.14159,125;/自變量#008obj=ctor.newInstance(arg);#009System.out.println(obj

35、);圖7：動態(tài)生成“Classobject對應之class”的對象實體；自變量以Object表示。運行時調用methods這個動作和上述調用“帶參數(shù)之ctor”相當類似。首先準備一個Class做為ctor的參數(shù)類型（本例指定其中一個是String，另一個是Hashtable），然后以此為自變量調用getMethod()，獲得特定的Methodobject。接下來準備一個Object放置自變量，然后調用上述所得之特定Methodobject的invoke()，如圖8。知道為什么索取Methodobject時不需指定回返類型嗎？因為methodoverloading機制要求signature（署名

36、式）必須唯一，而回返類型并非signature的一個成份。換句話說，只要指定了method名稱和參數(shù)列，就一定指出了一個獨一無二的method。#001publicStringfunc(Strings,Hashtableht)#002#003System.out.println(funcinvoked);returns;#004#005publicstaticvoidmain(Stringargs)#006#007Classc=Class.forName(Test);#008Classptypes=newClass2;#009ptypes0=Class.forName(java.lang.St

37、ring);#010ptypes1=Class.forName(java.util.Hashtable);#011Methodm=c.getMethod(func,ptypes);#012Testobj=newTest();#013Objectargs=newObject2;#014arg0=newString(Hello,world);#015arg1=null;#016Objectr=m.invoke(obj,arg);#017Integerrval=(String)r;#018System.out.println(rval);#019圖8：動態(tài)喚起method運行時變更fields內容與

38、先前兩個動作相比，“變更field內容”輕松多了，因為它不需要參數(shù)和自變量。首先調用Class的getField()并指定field名稱。獲得特定的Fieldobject之后便可直接調用Field的get()和set()，如圖9。#001publicclassTest#002publicdoubled;#003#004publicstaticvoidmain(Stringargs)#005#006Classc=Class.forName(Test);#007Fieldf=c.getField(d);/指定field名稱#008Testobj=newTest();#009System.out.p

39、rintln(d=+(Double)f.get(obj);#010f.set(obj,12.34);#011System.out.println(d=+obj.d);#012#013圖9：動態(tài)變更field內容HYPERLINK/view/1865203.htm編輯本段Java源碼改動辦法先前我曾提到，原本想借由“改動Java標準庫源碼”來測知Classobject的生成，但由于其ctor原始設計為private，也就是說不可能透過這個管道生成Classobject（而是由classloader負責生成），因此“在ctor中打印出某種信息”的企圖也就失去了意義。這里我要談點題外話：如何修改Ja

40、va標準庫源碼并讓它反應到我們的HYPERLINK/view/330120.htmt_blank應用程序來。假設我想修改java.lang.Class，讓它在某些情況下打印某種信息。首先必須找出標準源碼！當你下載JDK套件并安裝妥當，你會發(fā)現(xiàn)jdk150srcjavalang目錄（見圖10）之中有Class.java，這就是我們此次行動的標準源碼。備份后加以修改，編譯獲得Class.class。接下來準備將.class搬移到jdk150jrelibendorsed（見圖10）。這是一個十分特別的目錄，classloader將優(yōu)先從該處讀取內含classes的.jar文件成功的條件是.jar內的classes壓縮路徑必須和Java標準庫的路徑完全相同。為此，我們可以將剛才做出的Class.class先搬到一個為此目的而刻意做出來的javalang目錄中，壓縮為foo.zip（任意命名，唯需夾帶路徑javalang），再將這個foo