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怎麼理解java反射？

概述

Java 反射是可以讓我們在執行時間取得類別的方法、屬性、父類別、介面等類別的內部資訊的機制。也就是說，反射本質上是一個「反著來」的過程。當我們透過new創建一個類別的實例時，實際上是由Java虛擬機根據這個類別的Class物件在運行時構建出來的，而反射是透過一個類別的Class物件來獲取它的定義信息，從而我們可以訪問到它的屬性、方法，知道這個類別的父類別、實作了哪些介面等資訊。

Class類別

我們知道使用javac能夠將.java檔案編譯為.class文件，這個.class檔案包含了我們對類別的原始定義資訊（父類別、介面、建構器、屬性、方法等）。 .class檔案在運行時會被ClassLoader載入到Java虛擬機器（JVM）中，當一個.class檔案被載入後，JVM會為之產生一個Class對象，我們在程式中透過new實例化的物件其實是在運行時根據對應的Class物件建構出來的。確切的說，這個Class物件其實是java.lang.Class泛型類別的一個實例，例如Class物件就是為一個封裝了MyClass類別的定義資訊的Class實例。由於java.lang.Class類別不存在公有建構器，因此我們不能直接實例化這個類，我們可以透過以下方法取得一個Class物件。

在下面的講解中，我們將以People類別和Student類別為例：

public class People {
      private String name;
      private int age;
      public People(String name, int age) {
          this.name = name;
              this.age = age;
      }
      public int getAge() {
          return age;
      } 
      public String getName() {
          return name;
      } 
      public void setAge(int age) {
          this.age = age;
      } 
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
      public void speak() {
        System.out.println(getName() + " " + getAge());
     }
}
 
public class Student extends People {
  private int grade;
  public Student(String name, int age) {    
    super(name, age);  
  }
  public Student(String name, int age, int grade) {
    super(name, age);            
    this.grade = grade;  
  }      
  public int getGrade() {   
    return grade;  
  }     
  public void setGrade(int grade) {   
    this.grade = grade;  
  }    
  private void learn(String course) {    
    System.out.println(name + " learn " + course);  
  }
}

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透過類別名稱取得Class物件

若在編譯期間知道一個類別的名字，我們可以這樣取得它的Class物件：

Class<People> peopleClass = People.class;

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還有一種根據類別的完整路徑名取得Class物件的方法如下所示：

//假设People类在com.test包中
Class<People> peopleClass = Class.forName("com.test.People");

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注意，Class.forName()方法的參數必須是一個類別的全路徑名。實際上，只要我們「import com.test.People"，就可以直接透過」People.class"取得他的Class對象，而不用寫出全路徑這麼麻煩。（若在呼叫Class.forName()方法時，沒有在classpath找到對應的類，會拋出ClassNotFoundException。）

透過物件本身取得其Class物件

People people = new People("Bill"， 18);
Class<People> peopleClass = people.getClass();

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透過反射取得類的建構器

一旦我們取得了People的Class 對象，我們便可以透過這個Class 物件取得到People類別的原始定義資訊。首先，我們來取得People類別的建構器對象，有了這個建構器對象，我們便能夠建構出一個People對像出來。例如，我們可以在Student.java中加入以下程式碼：

public static void main(String[] args) {   
  Class<People> pClass = People.class;   
  try {   
    Constructor<People> constructor = pClass.getConstructor(String.class, int.class);     
    People people = constructor.newInstance("Bill", 18);                 
    people.speak();  
  } catch (Exception e) {  
  } 
}

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在上面，我們呼叫getConstructor方法來取得一個People類別的建構器對象，由於我們想要取得的建構器的形參類型為String和int，所以我們傳入String.class和int.class。有了建構器對象，我們便可以呼叫newInstance方法來建立一個people對象。

注意，當透過反射取得到類別的Constructor、Method、Field物件後，在呼叫這些物件的方法之前，先將此物件的accessible 標誌設為true，以取消Java 語言存取檢查，可以提升反射速度。如以下程式碼所示：

Constructor<People> constructor = peopleClass.getConstructor(String.class， 
    int.class);
// 设置 constructor 的 Accessible属性为ture以取消Java的访问检查
constructor.setAccessible(true);

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透過反射取得類別中宣告的方法

取得目前類別中宣告的方法（不包括從父類別繼承來的）

要取得目前類別中宣告的所有方法可以透過Class 中的getDeclaredMethods 函數，它會取得到目前類別中宣告的所有方法（包括private、public、static等各種方法），它會傳回一個Method物件數組，其中的每個Method物件即表示了一個類別中聲明的方法。想要取得指定的方法，可以呼叫getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes)。如以下程式碼所示:

private static void showDeclaredMethods() {  
  Student student = new Student("Bill", 18);   
  //获取Student类声明的所有方法 
  Method[] methods = student.getClass().getDeclaredMethods();       
   try {      
      //获取learnMethod对象（封装了learn方法） 
      Method learnMethod = student.getClass().getDeclaredMethod("learn", 
          String.class);                
      //获取learn方法的参数列表并打印出来 
      Class<?>[] paramClasses = learnMethod.getParameterTypes() ;        
      for (Class<?> class : paramClasses) {      
        System.out.println("learn方法的参数: " + class.getName());    
      }                
      //判断learn方法是否为private 
      System.out.println(learnMethod.getName() + " is private " 
          + Modifier.isPrivate(learnMethod.getModifiers()));   
      //调用learn方法    
      learnMethod.invoke(student, "Java Reflection");  
    } catch (Exception e) {  
  }
}

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取得目前類別和父類別中宣告的公有方法

要取得目前類別以及父類別中宣告的所有public 方法可以呼叫getMethods 函數，而要取得某個指定的public方法，可以呼叫getMethod方法。請看以下程式碼：

private static void showMethods() { 
  Student student = new Student("mr.simple");    
  // 获取所有public方法(包括Student本身的和从父类继承来的）  
  Method[] methods = student.getClass().getMethods();   
  try {    
    //注意，通过 getMethod只能获取public方法，若尝试获取private方法则会抛出异常 
    Method learnMethod = student.getClass().getMethod("learn", String.class);
  } catch (Exception e) {  
  }
}

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透過反射取得類別中定義的屬性

取得屬性與取得方法是類似的，只不過把對getMethods() / getDeclaredMethods()方法的呼叫換成了對getFields() / getDeclaredFields()方法的呼叫。

取得目前類別中定義的屬性（不包括從父類別繼承來的屬性）

要取得目前類別中定義的所有屬性（包括private、public、static等各種屬性）可以呼叫Class物件的getDeclaredFields函數；要取得指定的屬性，可以呼叫getDeclaredField。如以下程式碼所示:

private static void showDeclaredFields() {   
  Student student = new Student("Bill", 18);    
  // 获取当前类中定义的所有属性  
  Field[] fields = student.getClass().getDeclaredFields();   
  try {    
    // 获取指定的属性 
    Field gradeField = student.getClass().getDeclaredField("grade"); 
    // 获取属性值 
    System.out.println("The grade is : " + gradeField.getInt(student));    
    // 设置属性值    
    gradeField.set(student, 10); 
   } catch (Exception e) { 
  } 
}

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取得目前類別和父類別中定義的public屬性

要取得目前類別和父類別中定義的所有public 屬性可以呼叫Class物件的getFields 函數，而要取得某個指定的public屬性，可以呼叫getField方法，如以下程式碼所示：

private static void showFields() {  
  Student student = new Student("Bill"， 18);            
  // 获取当前类和父类的所有public属性 
  Field[] publicFields = student.getClass().getFields();        
}

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透過反射取得類別的父類別及類別所實作的介面

获取父类

调用Class对象的getSuperClass方法即可，如以下代码所示：

Student student = new Student("Bill", 18);
Class<?> superClass = student.getClass().getSuperclass();

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获取所实现的接口

要知道一个类实现了哪些接口，只需调用Class对象的getInterfaces方法，如以下代码所示：

private static void showInterfaces() { 
  Student student = new Student("Bill", 19); 
  Class<?>[] interfaces = student.getClass().getInterfaces();
}

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