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Field，Method，Constructor— java 7 Reflection（三）

分类： Java

2013-09-29 11:59:03


Technorati 标记: Field,Method,Constructor,java

    承接前篇对java Reflection的介绍 ：

    Class对象的获取 ， 详细讲解了四种获取Class对象的方法；

    获取class对象信息 ， 详细讲解了如果获取class对象的信息，包括class对象的信息，class对象的成员信息。class对象的信息主要有修饰符，泛型参数，所实现的接口，继承的路径与及注解信息。class对象的成员信息主要有成员变量field，函数方法与构造器。

    这一接将继续探讨如何操纵Member。java Reflection 定义了一个接口Member，而它的实现就包括了Field、Method、Constructor。这一次将探讨如何如何使用这三个实现和其相关的API；
一、Field

    field包括了类型（type）和值（value）。Field提供提供相关的方法访问field类型和获取/设置filed的值。

    （1）访问field的类型

    曾经谈过，在java里，一个field要不就是8种基本的数据类型之一，要不就是一个引用。基本数据类型（boolean,byte,short,int,float,long,double,char)；“引用”指的就是直接或者间接继承Object的类，同时还包括了接口（interface）、数组（arrays）、枚举（enum）。下面给出一个Demo，FieldDemo，演示如何获取field的类型。

public class FieldDemo {
    public int id = 1;
    public String name = "TianYa";
    public double[] d;
    public List lo;
    public T val;
    

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c = FieldDemo.class;
        Field field = c.getField("id");
//        Field field = c.getField("name");
//        Field field = c.getField("d");
//        Field field = c.getField("lo");
//        Field field = c.getField("val");
        
        out.println("field 类型 " + field.getType());
        out.println("field 泛型:" + field.getGenericType());;
    }
}


    使用field.getType（）即可获取field类型，类似的field.getGenericType()可获取field的泛型类型，不同的是，当field不具有泛型参数时，getGenericType（）会返回其field类型。以下是部分输出：

imageimage

imageimage

    大致的输出应该没有太多的疑问，在这里还要注意一下，“T”输出的field类型：Object，这是因为java 泛型的类型擦出导致的—在编译的时候不包含泛型信息，泛型类型信息将在编译处理是被擦除，这个过程即类型擦除。可以查阅相关资料，了解更多类型擦除的信息。

    在这里，可能还会有一个疑问，就是在FieldDemo里的field都是public的，那是否可以为private的？？当然是可以的，可以使用filed.getDeclaredField(String name）获取，private修饰的field，更多的信息可以参考获取class对象信息。

    （2）获取/设置field值

    对于一个实例对象，可以通过反射来设置其值。在非必要的情况下，尽量不要使用反射来设置对象的值，因为这违反类的设计原则（封装性）。不过若你想深入了解java，反射是必须掌握的基础，因为其在各种架构里都会用到。

    Field对象提供了如下两组方法读取或设置Field值。

    getXxx(Object obj)：获取obj对象该字段的属性值。此处的Xxx对象8个基本类型，如果该属性是引用类型，则取消get后面的Xxx。
    setXxx(Object obj, Xxx val)：将obj对象该字段设置成val值。此处的Xxx对象8个基本类型，如果该属性是引用类型，则取消set后面的Xxx。

    在修改一些private field、没有访问权限或者final的field时，需要调用setAccessible（true）方法取消java语言的访问权限检查，否则会抛出IllegalAccessException。

    Demo People演示了如何去修改基本数据类型，数组，枚举的值。

enum Sex{MALE,FEMALE}

public class People {
    private int id = 1;
    private String name = "zhang san";
    private Sex sex = Sex.MALE;
    private String[] friends = {"李四","王五"};
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        People p = new People();
        Class c = p.getClass();
        //-------------------------------
        Field Id = c.getDeclaredField("id");
        System.out.println("id原来的值:" + p.id);
        Id.setInt(p, 2);
        System.out.println("id改动后的值:" + p.id);
        //---------------------------------
        Field gender = c.getDeclaredField("sex");
        System.out.println("sex原来的值:" + p.sex);
        gender.set(p, Sex.FEMALE);
        System.out.println("sex改动后的值:" + p.sex);
        //----------------------------------
        Field fri = c.getDeclaredField("friends");
        System.out.println("friends原来的值:" + Arrays.asList(p.friends));
        String[] newFriends = {"赵六","小七"};
        fri.set(p, newFriends);
        System.out.println("friends改动后的值:" + Arrays.asList(p.friends));
    }
}


    其输出如下：

image

    细心的你，也许会发现，在People里修改了private 修饰的field（id，name…)，可却没有抛出异常？？为什么呢？？不是说修改private filed时需要取消访问权限吗？？问题出现在，把main函数也写在People类里了，如果把main函数写在一个类，还可以直接使用类对象访问field值（如People类里的p.id，而不需要调用get/set方法来访问。java定义里一样有：不能通过类对象直接访问field。)，在此反射也是一样的道理。看一下FieldException ，类外的调用是需要使用方法setAccessable（true）来取消访问检查权限的，否则否抛出illegalAccessException。

public class FieldExceptionTest {
    private boolean b = true;

    public boolean isB() {
        return b;
    }
}

 

public class Test {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        FieldExceptionTest ft = new FieldExceptionTest();
        Class c = ft.getClass();
        Field f = c.getDeclaredField("b");
//         f.setAccessible(true); //取消访问权限
        f.setBoolean(ft, Boolean.FALSE); //IllegalAccessException
        System.out.println(ft.isB());
    }
}


    不调用setAccessible（true）会抛出illegalAccessException。

 

    （3）检索和解释field修饰符

    除了可以获取field的类型，还可以检索出field的修饰符，field修饰符主要包括：public，protected，private，transient，volatile，static，final和注解，需要了解修饰符更多的信息，可以参考java修饰符概述。

    可以使用field.getModifiers()获取field修饰符，而getModifiers（）返回是特定的字节码。需要使用Modifier.toString()来解释以获取string类型的修饰符。想了解Modifier.tuString(int mod)的实现的，可以点击 这里,。Demo FieldModifier演示如何获取指定修饰符的field，同时也增加了一些判断，field.isSynthetic()判断field是否由编译器生成的，field.isEnumConstant（）可判断field是否为枚举常量。

enum Gender {
    MALE, FEMALE
}

public class FieldModifier {
    private int id;
    public String name;

    public static void main(String[] args) {
        Class c = Gender.class;
        int searchMods = 0x0;
        //指定修饰符
        String[] midifiers = { "public" };
        for (int i = 0; i < midifiers.length; i++) {
            searchMods |= modifierFromString(midifiers[i]);
        }

        Field[] flds = c.getDeclaredFields();
        out.println("包含指定修饰符 " + Modifier.toString(searchMods) + "的field:");
        boolean found = false;    //判断是否找到指定修饰符的field
        for (Field f : flds) {
            int foundMods = f.getModifiers();
            //要求包含所有指定修饰符
            if ((foundMods & searchMods) == searchMods) {
                out.println(f.getName() + " synthetic?= " + f.isSynthetic() + "; 枚举常量: " + f.isEnumConstant());
                found = true;
            }
        }

        if (!found) {
            out.println("没有找到指定的field");
        }

    }
    
    private static int modifierFromString(String s) {
        int m = 0x0;
        if ("public".equals(s))
            m |= Modifier.PUBLIC;
        else if ("protected".equals(s))
            m |= Modifier.PROTECTED;
        else if ("private".equals(s))
            m |= Modifier.PRIVATE;
        else if ("static".equals(s))
            m |= Modifier.STATIC;
        else if ("final".equals(s))
            m |= Modifier.FINAL;
        else if ("transient".equals(s))
            m |= Modifier.TRANSIENT;
        else if ("volatile".equals(s))
            m |= Modifier.VOLATILE;
        return m;
    }
    
}


    其输出如下：

image

   在FieldModifier里作如下修改，找出FieldModifier里private修饰的field

Class c = FieldModifier.class;
//指定修饰符
String[] midifiers = { "private" };


    输出如下：

image

    类似的有：

image

image

    再看如下修改：

Class c = Gender.class;
//指定修饰符
String[] midifiers = { "private","static","finale" };



    其输出如下：

image

    发现输出了一些并没有在Gender定义的field，这些都是由编译器生成的，供运行时用的field

 

二、Method

    （1）在一个方法里，可以包含方法名，修饰符，返回类型，参数，注释符，或者异常。相对应地，java.lang,reflect.Method提供了各种API来获取这些信息，同时也提供了调用此方法的函数invoke（）。Demo MethodTest演示了如何获取Method的信息：

public class MethodTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class c = Class.forName("java.io.PrintStream");
        Method[] allMethods = c.getDeclaredMethods();
        for (Method m : allMethods) {
            if (!m.getName().equals("printf")) {
                continue;
            }
            out.println("函数的泛型字符串表示:");
            out.println(m.toGenericString());//也可使用toString()

            out.println("返回值类型（泛型）:");
            out.println(m.getReturnType());
            out.println(m.getGenericReturnType() + "(泛型)");

            Class[] pType = m.getParameterTypes();
            Type[] gpType = m.getGenericParameterTypes();
            out.println("参数:");
            for (int i = 0; i < pType.length; i++) {
                out.println(pType[i]);
                out.println(gpType[i] + "(泛型)");
            }

            Class[] eType = m.getExceptionTypes();
            Type[] geType = m.getGenericExceptionTypes();
            out.println("异常:");
            for (int i = 0; i < eType.length; i++) {
                out.println(eType[i]);
                out.println(geType[i] + "(泛型)");
            }

        }
    }
}


    首先来解释一下，方法里带有”Generic”字样的，表示此方法以泛型的格式返回，如果不存在泛型，则返回无泛型的形式。MethodTest的输出如下：

image

    在MethodTest是获取函数名为“printf”的函数，如果printf被重载了，则会通过for循环输出多个重载的函数；如果需要获取指定的函数，可以调用方法

getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes) ，根据指定的参数类型返回指定的函数。补充说明一下的是，Method.getGenericException可以返回泛型异常，不过这个方法很少会用到。
    （2）调用Method方法

    java reflection为调用class对象的方法提供invoke函数，其方法签名如下：

Object invoke(Object obj, Object... args)


    第一个参数obj为调用方法对应的实例对象，如果调用的方法为静态的，obj应该设置为null；args为调用方法所需要的参数。下面演示一下如何调用参数固定的方法，调用参数不固定的方法，和如何调用静态方法。（参数不固定的方法，会将参数封装成一个数组）

    假设有如下一个类MyClass

public class MyClass {
    
    public void print(String text) {
        System.out.println(text);
    }

    public void printGreeting() {
        System.out.println("how are you ?");
    }

    public double average(double[] values) {
        double sum = 0.0;
        for (double n : values) {
            sum += n;
        }
        return sum/values.length;
    }
    
    public static int sum(int[] values) {
        int sum = 0;
        for (int i : values) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}


    调用MyClass对象里的print（）和printGreeting（）方法（参数固定），如下：

MyClass object = new MyClass();
Class c = object.getClass();
//调用有参数函数
Method print = c.getDeclaredMethod("print", String.class);
print.invoke(object, "invoke method successfully.");
//调用无参数函数
Method printGreeting = c.getDeclaredMethod("printGreeting");
printGreeting.invoke(object);


    调用MyClass对象里的average（）方法（参数不定），同时获取函数的返回值，如下：

//调用参数不固定的函数
Method average = c.getDeclaredMethod("average", double[].class);
double aveVal = (Double) average.invoke(object, new double[]{3.5,4.2,5.4,6.7});
System.out.println("average : " + aveVal);


    调用MyClass的静态方法sum（），并获取其返回值，如下：

//调用静态函数
Method staticMethod = c.getDeclaredMethod("sum", int[].class);
int sum = (Integer)staticMethod.invoke(null, new int[]{1,3,5,7});
System.out.println("sum :" + sum);


    所有调用的输出如下：

image

    有时候可能会遇到函数参数为泛型的情况，那又该如何调用呢？？我们假设有这样泛型参数，方法如下：

public  print(T sequence){
    System.out.println(sequence)
}


    反射调用的代码如下：

Method print = clazz.getMethod(print, CharSequence.class);
print.invoke(instance);


    （3）获取与解释Method的修饰符

    一个方法的可以包含的修饰符有：public, protected, private，static，final，abstract，synchronized，native，strictfp和注解。如需了解各种修饰符的作用，可以点击 这里。

    获取一个方法的修饰符非常简单，如上MyClass，我们回去printStatic（）的修饰符：

Method staticMethod = c.getDeclaredMethod("sum", int[].class);
System.out.println("修饰符:" + Modifier.toString(staticMethod.getModifiers()));


    其输出如下：修饰符： public static。

    顺带提一下：修饰符的输出是按一个顺序输出的：首先是public,protected或public，剩下的修饰符会按如下顺序输出：abstract，static，final，transient，volatile，synchronized，native，strictfp，interface。

   不过有时候仅仅是获取一个方法的修饰符是不够的，往往伴随着判断这个方法isSynthetic(由编译器生成），isVarArgs（参数数量是否可变），isBridge（是否是桥方法），桥方法指由编译器生成来支持泛型接口的方法。如下：

public class MethodModifierTest {
    
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c = Class.forName("java.lang.Class");
        Method[] allMethods = c.getDeclaredMethods();
        for (Method m : allMethods) {
            if (!m.getName().equals("getConstructor")) {
                continue;
            }
            out.println("函数泛型字符窜表示:\n" + m.toGenericString());
            out.println("修饰符: " + Modifier.toString(m.getModifiers()));
            out.println("synthetic?= " + m.isSynthetic() + "; 参数任意?: " + m.isVarArgs() + "; 桥方法？: " + m.isBridge());
        }
    }
}


输出如下：

image

    在此注意的是：在判断getConstructor（）参数是否任意时，isVarArgs（）返回true，说明其形式应该如下：

public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)


    而不是这样：

public Constructor getConstructor(Class [] parameterTypes)


    在MethodModifierTest，是会输出所有重载函数的，因为方法名相同的函数可以有多个（重载）。如，现在加载java.lang.Object，方法名为wait，改动如下

Class c = Class.forName("java.lang.Object");
if (!m.getName().equals("wait"))


    输出如下：（输出了wait的三种重载形式）

image

    再看如下的改动：

Class c = Class.forName("java.lang.String");
if (!m.getName().equals("compareTo"))


    其输出如下：

image

    在java.lang.String里只声明了“public int compareTo(String anotherString);”，可是却输出了另外一个由编译器生成的桥接方法。出现这种情况，是因为String实现了参数化接口Comparable。在类型擦除的状态下，Comparable.compareTo里的参数java.lang.Object会转化为java.lang.String。类型擦除后，java.lang.String不在与java.lang.Object匹配，也就没有重写Comparable.compareTo方法，而这是会引起编译错误的。而桥方法的使用就是为了防止这种编译错误的出现。
三、Constructor

    构造函数和Method基本一致，除了不包含返回值，构造函数也包括了修饰符，方法名，参数，注释符和异常。java.lang.reflect.Constructor提供各种API来获取相关信息，各个方法的使用和Method的类似，不在重复叙述。假设有一个类Person，如下：

public class Person {
    private int id;
    private String name;
    public Person() {
    }
    public Person(int id) {
        this.id = id;
    }
    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}


    如下代码可以找出包含某种类型（String）的参数的构造函数：

public static void main(String[] args) {
        //构造函数所需要包含的参数类型
        Class cArg = String.class;

        Class c = Person.class;
        Constructor[] allConstructors = c.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor ctor : allConstructors) {
            Class[] pType = ctor.getParameterTypes();
            for (int i = 0; i < pType.length; i++) {
                if (pType[i].equals(cArg)) {
                    out.println("构造函数泛型表示:\n" + ctor.toGenericString());
                    //获取参数的泛型表示
                    Type[] gpType = ctor.getGenericParameterTypes();
                    for (int j = 0; j < gpType.length; j++) {
                        char ch = (pType[j].equals(cArg) ? '*' : ' ');
                        out.format("%7c%s[%d]: %s%n", ch, "GenericParameterType", j, gpType[j]);
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }


    其输出如下：

image_thumb[1]

 

    接着演示一下如何通过反射获取指定构造函数来创建新的对象，如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class c = Person.class;
        //获取默认构造函数
        Constructor c1 = c.getConstructor();    
        //获取参数为String的构造函数
        Constructor c2 = c.getConstructor(String.class);
        //获取参数为int，String的构造函数
        Constructor c3 = c.getConstructor(int.class,String.class);
        //使用反射构造新的Person对象
        Person p1 = (Person) c1.newInstance();
        Person p2 = (Person) c2.newInstance("张三");
        Person p3 = (Person) c3.newInstance(1,"张三");
    }


    注意的是，无参函数newInstance（）要求对应的类必须提供无参构造函数。

 

   关于如何获取与解释构造函数的修饰符，其方法的使用与Method类似，一样可以判断构造函数isSynthetic（），isVarArgs（）。在此不再叙述，详情可参考Method类的介绍。

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