類反射

類反射是使用反射不同於常規的Java編程，其中它與 元數據--描述其它數據的數據協作。

簡介

Java語言反射接入的特殊類型的原數據是JVM中類和對象的描述。反射使您能夠運行時接入廣泛的類信息。它甚至使您能夠讀寫欄位,調用運行時選擇的類的方法。

反射是一種強大的工具。它使您能夠創建靈活的代碼，這些代碼可以在運行時裝配，無需在組件之間進行源代表連結。但反射的某些方面存在一些疑問。在本文中，我將深入討論為什麼您可能 不希望在程式中使用反射，以及您應該這樣做的理由。在了解了權衡性分析之後，您可以自行決定是否利大於弊。

初學者的類

使用反射的啟點總是 java.lang.Class 實例。如果您希望與預先定義的類協作，那么Java語言提供一種直接獲得 Class 實例的簡便捷徑：

Class clas = MyClass.class;

當您使用這一項技術時，裝入類涉及的所有工作在幕後進行。但是，如果您需要在運行時從某些外部源讀取類名，這種方法並不適合。實際上，您需要使用一個類裝入器來查找類信息。以下介紹一種方法：

// "name" is the class name to loadClass clas = null;try { clas = Class.forName(name);} catch (ClassNotFoundException ex) { // handle exception case}// use the loaded class

如果已經裝入了類，您將得到現有的 Class 信息。如果類未被裝入，類裝入器將現在裝入並返回新創建的類實例。

類的反射

Class 對象為您提供接入類元數據的反射的所有基本hook。這類元數據包括關於類自身的信息，如包和類的父類，以及該類實施的接口。它還包括該類定義的構造函式、欄位和方法的詳細信息。這些最後的項目都是編程中最經常使用的項目，因此我將在本小節的稍後部分給出一些與它們協作的實例。

對於以下三類組件中的任何一類來說 -- 構造函式、欄位和方法 -- java.lang.Class 提供四種獨立的反射調用，以不同的方式來獲得信息。調用都遵循一種標準格式。以下是用於查找構造函式的一組反射調用：

Constructor getConstructor(Class[] params) -- 獲得使用特殊的參數類型的公共構造函式，

Constructor[] getConstructors() -- 獲得類的所有公共構造函式

Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) -- 獲得使用特定參數類型的構造函式(與接入級別無關)

Constructor[] getDeclaredConstructors() -- 獲得類的所有構造函式(與接入級別無關)

每類這些調用都返回一個或多個 java.lang.reflect.Constructor 函式。這種 Constructor 類定義 newInstance 方法，它採用一組對象作為其唯一的參數，然後返回新創建的原始類實例。該組對象是用於構造函式調用的參數值。作為解釋這一工作流程的實例，假設您有一個 TwoString 類和一個使用一對 String s的構造函式，如清單1所示：

清單1:從一對字元串創建的類

public class TwoString { private String m_s1, m_s2; public TwoString(String s1, String s2) { m_s1 = s1; m_s2 = s2; }}

清單2中的代碼獲得構造函式並使用它來創建使用 String s "a" 和 "b" 的 TwoString 類的一個實例:

清單2：構造函式的反射調用

Class[] types = new Class[] { String.class, String.class }; Constructor cons = TwoString.class.getConstructor(types); Object[] args = new Object[] { "a", "b" }; TwoString ts = cons.newInstance(args);

清單2中的代碼忽略了不同反射方法拋出的多種可能選中的例外類型。例外在 Javadoc API 描述中詳細記錄，因此為了簡明起見，我將在所有程式實例中忽略它們。

儘管我在討論構造函式主題，Java程式語言還定義了一種您可以用來使用 無參數（或預設）構造函式創建類的一個實例的特殊捷徑。這種捷徑嵌入到 Class 定義中，如下：

Object newInstance() -- 使用預設函式創建新的實例

即使這種方法只允許您使用一種特殊的構造函式，如果這正是您需要的，那么它將提供一種非常方便的捷徑。當與JavaBeans協作時這項技術尤其有用，JavaBeans需要定義公共、無參數構造函式。

反射增加欄位

獲得欄位信息的 Class 反射調用不同於那些用於接入構造函式的調用，在參數類型數組中使用了欄位名：

Field getField(String name) -- 獲得命名的公共欄位

Field[] getFields() -- 獲得類的所有公共欄位

Field getDeclaredField(String name) -- 獲得類聲明的命名的欄位

Field[] getDeclaredFields() -- 獲得類聲明的所有欄位

儘管與構造函式調用類似，在欄位方面仍存在一個重要的區別：前兩個變數返回可以通過類接入的公共欄位的信息 -- 即使它們來自於祖先類。後兩個變數返回類直接聲明的欄位的信息 -- 與欄位的接入類型無關。

調用返回的 java.lang.reflect.Field 實例定義所有主類型的 getXXX 和 setXXX 方法，

以及與對象引用協作的通用 get 和 set 方法。您可以根據實際的欄位類型自行選擇一種適當的方法，而 getXXX 方法將自動處理擴展轉換(如使用 getInt 方法來檢索一個位元組值)。

清單3顯示使用欄位反射方法的一個實例，以方法的格式根據名稱增加對象的 int 欄位 ：

清單3：通過反射增加一個欄位

public int incrementField(String name, Object obj) throws... { Field field = obj.getClass().getDeclaredField(name); int value = field.getInt(obj) + 1; field.setInt(obj, value); return value;}

這種方法開始展示了反射帶來的某些靈活性。與特定的類協作不同， incrementField 使用傳 入的對象的 getClass 方法來查找類信息，然後直接在該類中查找命名的欄位。

反射增加方法

獲得方法信息的 Class 反射調用與用於構造函式和欄位的調用非常類似：

Method getMethod(String name, Class[] params) -- 使用特定的參數類型，獲得命名的公共方法

Method[] getMethods() -- 獲得類的所有公共方法

Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) -- 使用特寫的參數類型，獲得類聲明的命名的方法

Method[] getDeclaredMethods() -- 獲得類聲明的所有方法

與欄位調用一樣，前兩個變數返回可以通過類接入的公共方法的信息 -- 即使它們來自於祖先類。後兩個變數返回類聲明的方法的信息，與方法的接入類型無關。

調用返回的 java.lang.reflect.Method 實例定義一種 invoke 方法，您可以用來在正在定義的類的一個實例上調用方法。這種 invoke 方法使用兩個參數，為調用提供類實例和參數值數組。

清單4進一步闡述欄位實例，顯示反射正在運行的方法的一個實例。這種方法增加一個定義有 get 和 set 方法的 int JavaBean屬性。例如，如果對象為一個整數 count 值定義了 getCount 和 setCount 方法，您可以在一次調用中向該方法傳遞“count”作為 name 參數，以增加該值。

清單4：通過反射增加一個JavaBean 屬性

public int incrementProperty(String name, Object obj) { String prop = Character.toUpperCase(name.charAt(0)) + name.substring(1); String mname = "get" + prop; Class[] types = new Class[] {}; Method method = obj.getClass().getMethod(mname, types); Object result = method.invoke(obj, new Object[0]); int value = ((Integer)result).intValue() + 1; mname = "set" + prop; types = new Class[] { int.class }; method = obj.getClass().getMethod(mname, types); method.invoke(obj, new Object[] { new Integer(value) }); return value;}

為了遵循JavaBeans慣例，我把屬性名的首字母改為大寫，然後預先考慮 get 來創建讀方法名， set 來創建寫方法名。JavaBeans讀方法僅返回值，而寫方法使用值作為唯一的參數，因此我規定方法的參數類型以進行匹配。最後，該慣例要求方法為公共，因此我使用查找格式，查找類上可調用的公共方法。

這一實例是第一個我使用反射傳遞主值的實例，因此現在我們來看看它是如何工作的。基本原理很簡單：無論什麼時候您需要傳遞主值，只需用相應封裝類的一個實例（在 java.lang 包中定義）來替換該類主值。這可以套用於調用和返回。因此，當我在實例中調用 get 方法時，我預計結果為實際 int 屬性值的 java.lang.Integer 封裝。

反射數組

數組是Java程式語言中的對象。與所有對象一樣，它們都有類。如果您有一個數組，使用標準 getClass 方法，您可以獲得該數組的類，就象任何其它對象一樣。但是， 不通過現有的實例來獲得類不同於其它類型的對象。即使您有一個數組類，您也不能直接對它進行太多的操作 -- 反射為標準類提供的構造函式接入不能用於數組，而且數組沒有任何可接入的欄位，只有基本的 java.lang.Object 方法定義用於數組對象。

數組的特殊處理使用 java.lang.reflect.Array 類提供的靜態方法的集合。該類中的方法使您能夠創建新數組，獲得數組對象的長度，讀和寫數組對象的索引值。

清單5顯示了一種重新調整現有數組大小的有效方法。它使用反射來創建相同類型的新數組，然後在返回新數組之前，在老數組中複製所有數據。

清單 5：通過反射來擴展一個數組

public Object growArray(Object array, int size) { Class type = array.getClass().getComponentType(); Object grown = Array.newInstance(type, size); System.arraycopy(array, 0, grown, 0, Math.min(Array.getLength(array), size)); return grown;}

安全性和反射

在處理反射時安全性是一個較複雜的問題。反射經常由框架型代碼使用，由於這一點，您可能希望框架能夠全面接入您的代碼，無需考慮常規的接入限制。但是，在其它情況下，不受控制的接入會帶來嚴重的安全性風險，如當代碼在不值得信任的代碼共享的環境中運行時。

由於這些互相矛盾的需求，Java程式語言定義一種多級別方法來處理反射的安全性。基本模式是對反射實施與套用於原始碼接入相同的的限制：

從任意位置到類公共組件的接入

類自身外部無任何到私有組件的接入

受保護和打包（預設接入）組件的有限接入

不過－至少某些時候，圍繞這些限制有一種簡單的方法。我在前面實例中使用的 Constructor 、 Field 和 Method 類都擴展了一個普通的基本類-- java.lang.reflect.AccessibleObject 類。該類定義一種 setAccessible 方法，使您能夠啟動或關閉對這些類中其中一個類的實例的接入檢測。唯一的問題在於如果使用了安全性管理器，它將檢測正在關閉接入檢測的代碼是否許可了這樣做。如果未許可，安全性管理器拋出一個例外。

清單6展示了一個程式，在 清單 1 TwoString 類的一個實例上使用反射來顯示安全性正在運行：