Java反射机制的原理及在Android下的简单应用.doc

Java反射机制的原理及在Android下的简单应用花了几天时间，研究了一下Java的反射机制。在这里总结一下这几天学习的成果，一来分享自己的学习过程和在学习中遇到的问题，二来是给像我一样不太了解Java反射机制的同学做一个简单的介绍。在文章后面会链接一个Android反射机制的应用程序。一、反射的概念及在Java中的类反射反射主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。在计算机科学领域，反射是一类应用，它们能够自描述和自控制。这类应用通过某种机制来实现对自己行为的描述和检测，并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。在Java中的反射机制，被称为Reflection。（大家看到这个单词，第一个想法应该就是去开发文档中搜一下了。）它允许运行中的Java程序对自身进行检查，并能直接操作程序的内部属性或方法。Reflection机制允许程序在正在执行的过程中，利用ReflectionAPIs取得任何已知名称的类的内部信息，包括：package、typeparameters、superclass、implementedinterfaces、innerclasses、outerclasses、fields、constructors、methods、modifiers等，并可以在执行的过程中，动态生成Instances、变更fields内容或唤起methods。好，了解这些，那我们就知道了，我们可以利用反射机制在Java程序中，动态的去调用一些protected甚至是private的方法或类，这样可以很大程度上满足我们的一些比较特殊需求。你当然会问，反射机制在Android平台下有何用处呢？我们在进行Android程序的开发时，为了方便调试程序，并快速定位程序的错误点，会从网上下载到对应版本的AndroidSDK的源码（这里给大家提供一个2.3.3版本的下载链接）。你会发现很多类或方法中经常加上了“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，那么我们的程序可能无法编译通过，而且在最终发布的时候，就可能存在一些问题。那么，对于这个问题，第一种方法就是自己去掉Android源码中的hide标记，然后重新编译生成一个SDK。另一种方法就是使用Java反射机制了，可以利用这种反射机制访问存在访问权限的方法或修改其域。废话半天，该入正题了，在进入正题之前，先给上一个反射测试类的代码，该代码中定义了我们需要进行反射的类，该类并没有实际的用途，仅供做为测试类。提示：本文提供的代码，并不是Android平台下的代码，而是一个普通的Java程序，仅仅是对Java反射机制的Demo程序，所以大家不要放在Android下编译啊，否则出现问题，别追究我的责任啦！ReflectionTest.javapackage crazypebble.reflectiontest;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.io.Serializable;public class ReflectionTest extends Object implements ActionListener,Serializable / 成员变量 private int bInt; public Integer bInteger = new Integer(4); public String strB = crazypebble; private String strA; / 构造函数 public ReflectionTest() protected ReflectionTest(int id, String name) / 成员方法 public int abc(int id, String name) System.out.println(crazypebble - + id + - + name); return 0; protected static void edf() Override public void actionPerformed(ActionEvent e) / TODO Auto-generated method stub 二、反射机制中需要使用到的类我把需要使用的类列在下表中，其中对我们特别有用的类，通过着重标记显示出来，并将在后面的使用中逐步解释：三、Class类首先向大家说明一点，Class本身就是一个类，Class是该类的名称。看以下下面这个类的定义：publicclassMyButtonextendsButton.注意到上面的class的首字母是小写，它表示的是一种类类型，但是我们的Class是一个类，相当于上面定义的MyButton类。所以，千万不要把这里的Class做为一个类类型来理解。明白这一点，我们继续。Class类是整个Java反射机制的源头，Class类本身表示Java对象的类型，我们可通过一个Object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。获取Class对象的方法有很多种：在平时的使用，要注意对这几种方法的灵活运用，尤其是对Class.forName()方法的使用。因为在很多开发中，会直接通过类的名称取得Class类的对象。四、获取类的相关信息1、获取构造方法Class类提供了四个public方法，用于获取某个类的构造方法。ConstructorgetConstructor(Classparams) 根据构造函数的参数，返回一个具体的具有public属性的构造函数ConstructorgetConstructors() 返回所有具有public属性的构造函数数组ConstructorgetDeclaredConstructor(Classparams) 根据构造函数的参数，返回一个具体的构造函数（不分public和非public属性）ConstructorgetDeclaredConstructors() 返回该类中所有的构造函数数组（不分public和非public属性）由于Java语言是一种面向对象的语言，具有多态的性质，那么我们可以通过构造方法的参数列表的不同，来调用不同的构造方法去创建类的实例。同样，获取不同的构造方法的信息，也需要提供与之对应的参数类型信息；因此，就产生了以上四种不同的获取构造方法的方式。get_Reflection_Constructors() /* * 获取反射类中的构造方法 * 输出打印格式：Modifier修饰域 构造方法名(参数类型列表) */ public static void get_Reflection_Constructors(ReflectionTest r) Class temp = r.getClass(); String className = temp.getName(); / 获取指定类的类名 try Constructor theConstructors = temp.getDeclaredConstructors(); / 获取指定类的公有构造方法 for (int i = 0; i theConstructors.length; i+) int mod = theConstructorsi.getModifiers(); / 输出修饰域和方法名称 System.out.print(Modifier.toString(mod) + + className + (); Class parameterTypes = theConstructorsi.getParameterTypes(); / 获取指定构造方法的参数的集合 for (int j = 0; j j+1) System.out.print(, ); System.out.println(); catch (Exception e) e.printStackTrace(); 2、获取类的成员方法与获取构造方法的方式相同，存在四种获取成员方法的方式。MethodgetMethod(Stringname,Classparams) 根据方法名和参数，返回一个具体的具有public属性的方法MethodgetMethods() 返回所有具有public属性的方法数组MethodgetDeclaredMethod(Stringname,Classparams) 根据方法名和参数，返回一个具体的方法（不分public和非public属性）MethodgetDeclaredMethods() 返回该类中的所有的方法数组（不分public和非public属性）get_Reflection_Method() /* * 获取反射类的方法 * 打印输出格式：RetType FuncName(paramTypeList) */ public static void get_Reflection_Method(ReflectionTest r) Class temp = r.getClass(); String className = temp.getName(); /* * Note: 方法getDeclaredMethods()只能获取到由当前类定义的所有方法，不能获取从父类继承的方法 * 方法getMethods() 不仅能获取到当前类定义的public方法，也能得到从父类继承和已经实现接口的public方法 * 请查阅开发文档对这两个方法的详细描述。 */ /Method methods = temp.getDeclaredMethods(); Method methods = temp.getMethods(); for (int i = 0; i methods.length; i+) / 打印输出方法的修饰域 int mod = methodsi.getModifiers(); System.out.print(Modifier.toString(mod) + ); / 输出方法的返回类型 System.out.print(methodsi.getReturnType().getName(); / 获取输出的方法名 System.out.print( + methodsi.getName() + (); / 打印输出方法的参数列表 Class parameterTypes = methodsi.getParameterTypes(); for (int j = 0; j j+1) System.out.print(, ); System.out.println(); 在获取类的成员方法时，有一个地方值得大家注意，就是getMethods()方法和getDeclaredMethods()方法。getMethods()：用于获取类的所有的public修饰域的成员方法，包括从父类继承的public方法和实现接口的public方法；getDeclaredMethods()：用于获取在当前类中定义的所有的成员方法和实现的接口方法，不包括从父类继承的方法。大家可以查考一下开发文档的解释：getMethods()-ReturnsanarraycontainingMethodobjectsforallpublicmethodsfortheclassCrepresentedbythisClass.MethodsmaybedeclaredinC,theinterfacesitimplementsorinthesuperclassesofC.Theelementsinthereturnedarrayareinnoparticularorder.getDeclaredMethods()-ReturnsaMethodobjectwhichrepresentsthemethodmatchingthespecifiednameandparametertypes thatisdeclaredbytheclassrepresentedbythisClass.因此在示例代码的方法get_Reflection_Method(.)中，ReflectionTest类继承了Object类，实现了actionPerformed方法，并定义如下成员方法：通过这两个语句执行后的结果不同：a、Methodmethods=temp.getDeclaredMethods()执行后结果如下：b、Methodmethods=temp.getMethods()执行后，结果如下：3、获取类的成员变量（成员属性）存在四种获取成员属性的方法FieldgetField(Stringname) 根据变量名，返回一个具体的具有public属性的成员变量FieldgetFields() 返回具有public属性的成员变量的数组FieldgetDeclaredField(Stringname) 根据变量名，返回一个成员变量（不分public和非public属性）FieldgetDelcaredField() 返回所有成员变量组成的数组（不分public和非public属性）get_Reflection_Field_Value() /* * 获取反射类中的属性和属性值 * 输出打印格式：Modifier Type : Name = Value * Note: 对于未初始化的指针类型的属性，将不输出结果 */ public static void get_Reflection_Field_Value(ReflectionTest r) Class temp = r.getClass(); / 获取Class类的对象的方法之一 try System.out.println(public 属性); Field fb = temp.getFields(); for (int i = 0; i fb.length; i+) Class cl = fbi.getType(); / 属性的类型 int md = fbi.getModifiers(); / 属性的修饰域 Field f = temp.getField(fbi.getName(); / 属性的值 f.setAccessible(true); Object value = (Object)f.get(r); / 判断属性是否被初始化 if (value = null) System.out.println(Modifier.toString(md) + + cl + : + fbi.getName(); else System.out.println(Modifier.toString(md) + + cl + : + fbi.getName() + = + value.toString(); System.out.println(public & 非public 属性); Field fa = temp.getDeclaredFields(); for (int i = 0; i fa.length; i+) Class cl = fai.getType(); / 属性的类型 int md = fai.getModifiers(); / 属性的修饰域 Field f = temp.getDeclaredField(fai.getName(); / 属性的值 f.setAccessible(true); / Very Important Object value = (Object) f.get(r); if (value = null) System.out.println(Modifier.toString(md) + + cl + : + fai.getName(); else System.out.println(Modifier.toString(md) + + cl + : + fai.getName() + = + value.toString(); catch (Exception e) e.printStackTrace(); 4、获取类、属性、方法的修饰域类Class、Method、Constructor、Field都有一个public方法intgetModifiers()。该方法返回一个int类型的数，表示被修饰对象（Class、Method、Constructor、Field）的修饰类型的组合值。在开发文档中，可以查阅到，Modifier类中定义了若干特定的修饰域，每个修饰域都是一个固定的int数值，列表如下：该类不仅提供了若干用于判断是否拥有某中修饰域的方法booleanisXXXXX(intmodifiers)，还提供一个StringtoString(intmodifier)方法，用于将一个表示修饰域组合值的int数转换成描述修饰域的字符串。五、如何调用类中的private方法在介绍之前，先放一个代码吧，这段代码是参考其他文章的代码拷贝过来的，代码不算长，但是动态调用类的成员方法的过程讲解的通俗易懂。LoadMethod.javapackage crazypebble.reflectiontest;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Method;public class LoadMethod /* * 在运行时加载指定的类，并调用指定的方法 * param cName Java的类名 * param MethodName 方法名 * param types 方法的参数类型 * param params 方法的参数值 * return */ public Object Load(String cName, String MethodName, String types, String params) Object retObject = null; try / 加载指定的类 Class cls = Class.forName(cName); / 获取Class类的对象的方法之二 / 利用newInstance()方法，获取构造方法的实例 / Class的newInstance方法只提供默认无参构造实例 / Constructor的newInstance方法提供带参的构造实例 Constructor ct = cls.getConstructor(null); Object obj = ct.newInstance(null); /Object obj = cls.newInstance(); / 构建 方法的参数类型 Class paramTypes = this.getMethodTypesClass(types); / 在指定类中获取指定的方法 Method meth = cls.getMethod(MethodName, paramTypes); / 构建 方法的参数值 Object argList = this.getMethodParamObject(types, params); / 调用指定的方法并获取返回值为Object类型 retObject = meth.invoke(obj, argList); catch (Exception e) System.err.println(e); return retObject; /* * 获取参数类型，返回值保存在Class中 */ public Class getMethodTypesClass(String types) Class cs = new Classtypes.length; for (int i = 0; i cs.length; i+) if (typesi != null | !typesi.trim().equals() if (typesi.equals(int) | typesi.equals(Integer) csi = Integer.TYPE; else if (typesi.equals(float) | typesi.equals(Float) csi = Float.TYPE; else if (typesi.equals(double) | typesi.equals(Double) csi = Double.TYPE; else if (typesi.equals(boolean) | typesi.equals(Boolean) csi = Boolean.TYPE; else csi = String.class; return cs; /* * 获取参数Object */ public Object getMethodParamObject(String types, String params) Object retObjects = new Objectparams.length; for (int i = 0; i retObjects.length; i+) if(!paramsi.trim().equals()|paramsi!=null) if(typesi.equals(int)|typesi.equals(Integer) retObjectsi= new Integer(paramsi); else if(typesi.equals(float)|typesi.equals(Float) retObjectsi= new Float(paramsi); else if(typesi.equals(double)|typesi.equals(Double) retObjectsi= new Double(paramsi); else if(typesi.equals(boolean)|typesi.equals(Boolean) retObjectsi=new Boolean(paramsi); else retObjectsi = paramsi; return retObjects; 要调用一个类的方法，首先需要一个该类的实例（当然，如果该类是static，就不需要实例了，至于原因，你懂得！）。1、创建一个类的实例在得到一个类的Class对象之后，我们可以利用类Constructor去实例化该对象。Constructor支持泛型，也就是它本身应该是Constructor。这个类有一个public成员函数：TnewInstance(Object.args),其中args为对应的参数，我们通过Constructor的这个方法来创建类的对象实例。在代码LoadMethod.java和LoadMethodEx.java中，分别给出了两种实例化Class类的方法：一种是利用Constructor类调用newInstance()方法；另一种就是利用Class类本身的newInstance()方法创建一个实例。两种方法实现的效果是一样的。/ 利用newInstance()方法，获取构造方法的实例/ Class的newInstance方法，仅提供默认无参的实例化方法，类似于无参的构造方法/ Constructor的newInstance方法，提供了带参数的实例化方法，类似于含参的构造方法 Constructor ct = cls.getConstructor(null);Object obj = ct.newInstance(null);Object obj = cls.newInstance();2、行为Method类中包含着类的成员方法的信息。在Method类中有一个public成员函数：Objectinvoke(Objectreceiver,Object.args)，参数receiver指明了调用对象，参数args指明了该方法所需要接收的参数。由于我们是在运行时动态的调用类的方法，无法提前知道该类的参数类型和返回值类型，所以传入的参数的类型是Object，返回的类型也是Object。（因为Object类是所有其他类的父类）如果某一个方法是Java类的静态方法，那么Objectreceiver参数可以传入null，因为静态方法从不属于对象。3、属性对类的成员变量进行读写，在Field类中有两个public方法：Objectget(Objectobject)，该方法可用于获取某成员变量的值Voidset(Objectobject,Objectvalue)，该方法设置某成员变量的值其中，Object参数是需要传入的对象；如果成员变量是静态属性，在object可传入null。六、对LoadMethod.java的优化处理在上一节中给出的LoadMethod.java中，类LoadMethod对固定参数类型的方法进行了调用，并且参数类型是通过一个String数组传入，然后经过方法getMethodTypesClass()解析之后，才得到了参数的具体的类型。同时在getMethodTypesClass()和getMethodParamObject()方法中，通过对传入的字符串参数进行过滤后，再处理那些可以匹配中的参数类型，其他不能匹配的参数都做为String对象来处理。如果我们调用的方法所需要的参数不是简单类型的变量，而是自定义的类对象，或者List列表，再如果我们只知道类名和方法名，不知道方法的参数类型，那我们该如何处理这些情况呢？因此，我对LoadMethod类进行了一定的优化处理。先附上代码：LoadMethodEx.javapackage crazypebble.reflectiontest;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Method;public class LoadMethodEx /* * 在运行时加载指定的类，并调用指定的方法 * param cName Java的类名 * param MethodName 方法名 * param params 方法的参数值 * return */ public Object Load(String cName, String MethodName, Object params) Object retObject = null; try / 加载指定的类 Class cls = Class.forName(cName); / 获取Class类的对象的方法之二 / 利用newInstance()方法，获取构造方法的实例 / Class的newInstance方法只提供默认无参构造实例 / Constructor的newInstance方法提供带参的构造实例 Constructor ct = cls.getConstructor(null); Object obj = ct.newInstance(null); /Object obj = cls.newInstance(); / 根据方法名获取指定方法的参数类型列表 Class paramTypes = this.getParamTypes(cls, MethodName); / 获取指定方法 Method meth = cls.getMethod(MethodName, paramTypes); meth.setAccessible(true); / 调用指定的方法并获取返