Java のリフレクション メカニズムの原理は何ですか?

Java リフレクション メカニズムの原理は、バイトコード ファイルがメモリにロードされると、jvm がバイトコードを分析し、そのオブジェクトの Class オブジェクトを作成するというものです。jvm はすべてのバイトコード ファイル情報を保存します。 Class オブジェクトを取得すれば、そのオブジェクトを使用してオブジェクトのプロパティやメソッドなどを設定できます。リフレクション機構は、実行状態にある任意のクラスの属性とメソッドをすべて把握する機能であり、任意のオブジェクトに対して、その属性とメソッドを呼び出し、動的に情報を取得し、動的にオブジェクトのメソッドを呼び出すことができます。

このチュートリアルのオペレーティング システム: Windows 10 システム、Java 19.0.1 バージョン、Dell G3 コンピューター。

1. リフレクション

1.1 リフレクションの概要

リフレクション メカニズム: 実行状態では、どのクラスでも、次のことができます。このクラスのすべてのプロパティとメソッドを知っている; 任意のオブジェクトについて、そのプロパティとメソッドのいずれかを呼び出すことができる; 情報を動的に取得し、オブジェクトのメソッドを動的に呼び出すこの機能は、Java 言語のリフレクション メカニズムと呼ばれます

#Heバイトコード ファイルがメモリにロードされると、jvm はバイトコードを分析し、そのオブジェクトの Class オブジェクトを作成します。jvm はバイトコード ファイルのすべての情報を保存します。 Class オブジェクトを取得すると、そのオブジェクトを使用してオブジェクトのプロパティを設定したり、オブジェクトのメソッドやその他の操作を呼び出したりできます。

反射可以动态获取类的信息，进一步实现需要的功能
例如： Spring框架通过XML文件描述类的基本信息，使用反射机制动态装配对象

なぜ反省が必要なのでしょうか?

Java プログラム内のオブジェクトは、実行時にコンパイル時タイプと実行時タイプの 2 つのタイプで表示されます。たとえば、 Person p = new Student(); の場合、このコード行は p 変数を生成し、変数のコンパイル時の型は Person で、実行時の型は Student です。

プログラムは実行時に外部から渡されるオブジェクトを受け取ることがありますが、そのオブジェクトのコンパイル時の型は Object ですが、プログラムはオブジェクトの実行時型のメソッドを呼び出す必要があります。これには、プログラムが実行時にオブジェクトとクラスの実際の情報を検出する必要があることが必要です。この問題を解決するには 2 つの方法があります:

最初の方法は、型の特定の情報が時点で完全にわかっていると仮定することです。この場合、最初にinstanceof演算子を使用して判断し、次に強制型変換を使用して実行時型の変数に変換できます。

2 番目の方法は、オブジェクトとクラスがどのクラスに属するかをコンパイル時に予測することは不可能であるということです。プログラムは、オブジェクトとクラスの実際の情報を検出するために実行時情報のみに依存します。これにはリフレクションが必要です。 。

具体的には、リフレクション機構を通じて次の操作を実現できます。

プログラムの実行中に、リフレクションを通じて任意のクラスの Class オブジェクトを取得し、その Class オブジェクトを表示できます。情報;

プログラムの実行中、リフレクションを通じて任意のクラスのインスタンスを作成し、インスタンスのメンバーにアクセスできます;

プログラムの実行中、リフレクション メカニズムを通じてクラスの動的プロキシ クラス、または動的プロキシ オブジェクトを生成できます。

1.2 Class クラス オブジェクトを取得する 3 つの方法

Class クラス オブジェクトを取得するには 3 つの方法があります:

クラス名.クラス属性

オブジェクト名.getClass() メソッド

Class.forName (完全なクラス名) メソッド

これら 3 つのメソッドは、プログラムが使用されていないときに呼び出され、プログラムの実行段階に対応します。

##1.2.1 コード例

class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1.Class类中的静态方法forName("全类名")
        //全类名:包名 - 类名
        Class clazz1 = Class.forName("com.fanshe.Student");
        System.out.println(clazz1);
        // 2.通过class属性来获取
        Class clazz2 = Student.class;
        System.out.println(clazz2);
        // 3.利用对象的getClass方法来获取class对象
        // getClass方法是定义在Object类中.
        Student s = new Student();
        Class clazz3 = s.getClass();
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz2 == clazz3);
    }
}

実行結果は次のとおりです。以下:

3 つのメソッドはすべてこのクラスのオブジェクトを取得でき、3 つのクラスは同等です。

1.3 コンストラクタを取得して適用するリフレクション

1.3.1 コンストラクタ オブジェクトを取得するクラスのメソッド

メソッドの紹介

#1.3.2 コード例

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    // 私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student的有参构造方法");
    }
    // 公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student的无参构造方法");
    }
    // 公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student的有参构造方法");
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("获取所有公共构造方法对象的数组===========");
        method1();
        System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
        method2();
        System.out.println("获取所有构造方法对象的数组===========");
        method3();
        System.out.println("获取单个构造方法对象===========");
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        System.out.println("String+int的构造");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        System.out.println(constructor);
        System.out.println("String的构造");
        constructor=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个公共构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
        Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
        System.out.println(constructor1);
        Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor2);
        //因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
//        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
//        System.out.println(constructor3);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：
        //                                      返回所有构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getConstructors()：
        //                                      返回所有公共构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

実行結果は次のとおりです:

1.3.3 Constructor クラスがオブジェクトを作成するために使用するメソッド

##メソッドの紹介

#1.3.4 コード例

注: private で変更したメンバは直接使用することができないため、リフレクションを使用して強制的に取得して使用する場合は、アクセスチェックを一時的に解除する必要があります

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    // 私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student的有参构造方法");
    }
    // 公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student的无参构造方法");
    }
    // 公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student的有参构造方法");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
// T newInstance(Object... initargs)：根据指定的构造方法创建对象
class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //获取一个私有的构造方法并创建对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个私有化的构造方法.
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //被private修饰的成员,不能直接使用的
        //如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查
        constructor.setAccessible(true);
        //3.直接创建对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");
        System.out.println(student);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //简写格式
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下
        System.out.println(student);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        //3.利用空参来创建Student的对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance();
        System.out.println(student);
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        //3.利用newInstance创建Student的对象
        Student student = (Student) constructor.newInstance("杨天真", 22);
        System.out.println(student);
    }
}

実行結果は次のとおりです。

1.3.5 概要

クラス オブジェクトを取得します

3 つの方法: Class.forName("完全なクラス名") 、クラス名.class、オブジェクト名.getClass()

内部のコンストラクター オブジェクトを取得する

getConstructor (Class<?>... parameterTypes)
getDeclaredConstructor (Class<?>... parameterTypes)

パブリックの場合は、オブジェクトを直接

newInstance(Object... initargs)

非公開の場合は、チェックを一時的に解除してからオブジェクトを作成する必要があります

setAccessible(boolean)  暴力反射

1.4 反射获取成员变量并使用

1.4.1 Class类获取成员变量对象的方法

方法分类

1.4.2 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
    public String name;
    public int age;
    public String gender;
    private int money = 300;
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象
        System.out.println("返回单个成员变量对象==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取money成员变量
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象
        System.out.println("返回单个公共成员变量对象==================");
        //想要获取的成员变量必须是真实存在的
        //且必须是public修饰的.
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取name这个成员变量
        Field field = clazz.getField("name");
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
        System.out.println("返回所有成员变量对象的数组==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取所有的Field对象
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组
        System.out.println("返回所有公共成员变量对象的数组==================");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取Field对象.
        Field[] fields = clazz.getFields();
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
}

运行结果如下：

1.4.3 Field类用于给成员变量赋值的方法

方法介绍

1.4.4 示例代码

package com.fanshe;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
public class Student {
    public String name;
    public int age;
    public String gender;
    private int money = 300;
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
//        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
        method1();
        method2();
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员变量Field的对象
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");
        //3.取消一下访问检查
        field.setAccessible(true);
        //4.调用get方法来获取值
        //4.1创建一个对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //4.2获取指定对象的money的值
        Object o = field.get(student);
        //5.打印一下
        System.out.println(o);
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取name这个Field对象
        Field fieldname = clazz.getField("name");
        Field fieldage = clazz.getField("age");
        //3.利用set方法进行赋值.
        //3.1先创建一个Student对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
        fieldname.set(student,"杨天真");
        fieldage.set(student,12);
        System.out.println(student);
    }
}

运行结果如下：

1.5 反射获取成员方法并使用

1.5.1 Class类获取成员方法对象的方法

方法分类

1.5.2 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
    //私有的，无参无返回值
    private void show() {
        System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，无参无返回值
    public void function1() {
        System.out.println("function1方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，有参无返回值
    public void function2(String name) {
        System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
    }
    //公共的，无参有返回值
    public String function3() {
        System.out.println("function3方法，无参有返回值");
        return "aaa";
    }
    //公共的，有参有返回值
    public String function4(String name) {
        System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
        return "bbb";
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
        method5();
    }
    private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：
//                                返回单个成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个成员方法show
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取一个有形参的方法function2
        Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ：
//                                返回单个公共成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员方法function1
        Method method1 = clazz.getMethod("function1");
        //3.打印一下
        System.out.println(method1);
    }
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getDeclaredMethods()：
//                                返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取Method对象
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        //3.遍历一下数组
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取成员方法对象
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        //3.遍历
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
}

运行结果为 ：

1.5.3 Method类用于执行方法的方法

方法介绍

参数说明：

参数一: 用obj对象调用该方法

参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)

返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

1.5.4 示例代码

package com.fanshe;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Student {
    //私有的，无参无返回值
    private void show() {
        System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，无参无返回值
    public void function1() {
        System.out.println("function1方法，无参无返回值");
    }
    //公共的，有参无返回值
    public void function2(String name) {
        System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
    }
    //公共的，无参有返回值
    public String function3() {
        System.out.println("function3方法，无参有返回值");
        return "aaa";
    }
    //公共的，有参有返回值
    public String function4(String name) {
        System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
        return "bbb";
    }
}
class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//        Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法
//        参数一：用obj对象调用该方法
//        参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）
//        返回值：方法的返回值（如果没有就不写）
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.fanshe.Student");
        //2.获取里面的Method对象  function4
        Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);
        //3.运行function4方法就可以了
        //3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2运行方法
        Object result = method.invoke(student, "杨天真");
        //4.打印一下返回值
        System.out.println(result);
    }
}

运行结果为：

2.反射的应用

Java的反射机制在实际项目中应用广泛，常见的应用场景有：

使用JDBC时，如果要创建数据库的连接，则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序 ；

多数框架都支持注解/XML配置，从配置中解析出来的类是字符串，需要利用反射机制实例化；

面向切面编程（AOP）的实现方案，是在程序运行时创建目标对象的代理类，这必须由反射机制来实现。

以上がJava のリフレクション メカニズムの原理は何ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。