Android -从浅到懂使用反射机制

定义

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任何一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；
对于任何一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为 Java 语言的反射机制。

使用场景

反射是在运行时获取确定类型，绑定对象。

常见的两个使用场景

1. 运行时获取对象的所有信息
2. 泛型擦除

在运行时获取类

这里的运行时指的是程序在运行后。相应的还有编译时，编译时是编译器将源代码翻译成机器能识别的代码。

举个例子说明编译时和运行时的区别：

泛型擦除

val list = arrayListOf<Int>(1,2,3)
val clz = Class.forName("java.util.ArrayList")
val method = clz.getMethod("add", Object::class.java)
method.invoke(list,"hhh")
Log.e(TAG,"list:${list.toString()}")

输出：

list:[1, 2, 3, hhh]

反射的利弊

利

• 运行时类型的判断
• 动态类加载，动态代理使用反射。

弊

• 性能问题，反射相当于一系列解释操作。
• JVM 不会去优化这部分代码
• 代码不易阅读

为什么会出现性能问题？

1. Method#invoke 方法会对参数做封装和解封操作
2. 需要检查方法可见性
3. 需要校验参数
4. 反射方法难以内联
5. JVM 无法优化: Java 文档中介绍

invoke方法源码：

class Class {
    @CallerSensitive
    public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        Objects.requireNonNull(name);
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 1. 检查方法权限
            checkMemberAccess(sm, Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), true);
        }
        // 2. 获取方法
        Method method = getMethod0(name, parameterTypes);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(methodToString(name, parameterTypes));
        }
        // 3. 返回方法的拷贝
        return getReflectionFactory().copyMethod(method);
    }

    @CallerSensitive
    public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        Objects.requireNonNull(name);
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 1. 检查方法权限
            checkMemberAccess(sm, Member.DECLARED, Reflection.getCallerClass(), true);
        }
        // 2. 获取方法
        Method method = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(false), name, parameterTypes);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(methodToString(name, parameterTypes));
        }
        // 3. 返回方法的拷贝
        return getReflectionFactory().copyMethod(method);
    }
}

如何使用

想要使用反射机制，就必须要先获取到该类的字节码文件对象（.class），通过字节码文件对象，就能够通过该类中的方法获取到我们想要的所有信息(方法，属性，类名，父类名，实现的所有接口等等)，每一个类对应着一个字节码文件也就对应着一个Class类型的对象。

获取字节码文件对象

• 1、根据类名：类名.class
• 2、根据对象：对象.getClass()
• 3、根据全限定类名：Class.forName(全限定类名)

常用的是第一种。

获取构造函数

构造函数分为两种：带参和不带参

• 获取不带参构造函数

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getDeclaredConstructor();
Object user = constructor.newInstance();

• 获取带参构造函数

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor(int.class,String.class);
Object user = constructor.newInstance(1,"张三");

获取成员变量

成员变量一般为公有和私有

• 获取公有成员变量

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user = constructor.newInstance();
Field declaredField = classs.getField("userName");
// 赋新值
declaredField.set(user, "李四");

• 获取私有成员变量

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user = constructor.newInstance();
Field declaredField = classs.getDeclaredField("userName");
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
declaredField.setAccessible(true);
// 赋新值
declaredField.set(user, "李四");

获取方法

成员方法一般为公有和私有，同时方法也分有参和无参

• 获取公有成员无参方法

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user = constructor.newInstance();
Method method = classs.getMethod("getUserName");
method.invoke(user);

• 获取公有成员有参方法

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user = constructor.newInstance();
Method method = classs.getMethod("getUserName", String.class);
method.invoke(user, "王五");

• 获取私有成员无参方法

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user = constructor.newInstance();
Method method = classs.getDeclaredMethod("getUserName");
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
method.setAccessible(true);
method.invoke(user);

• 获取私有成员有参方法

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getConstructor();
Object user =  constructor.newInstance();
Method method = classs.getDeclaredMethod("getUserName",String.class);
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
method.setAccessible(true);
method.invoke(user, "王五");

Tip

1. 一般来说，构造函数大部分是 public ，而成员变量和方法大部分是 private。public 权限直接正常调用即可、private需要在调用前增加 setAccessible(true)
2. 获取构造函数、成员变量、成员方法都有一个获取所有的方法，根据需要去调用。如：getConstructor:获取单个构造函数，getConstructors：获取所有构造函数

总结

反射的作用是在运行时动态获取对象信息。

实现步骤：

1. 获取 Class：有三种方式，常用的是 Class.forName("类全名称")
2. 获取构造函数：通过 Class 对象调用 如：clz.getConstructor() 得到构造函数
3. 创建对象：通过构造函数创建对象 如：con.newInstance()

没有 Declared 前缀会返回所有的 public 方法，包括父类的方法。
而加 Declared 前缀会返回所有自己定义的方法，public，protected，private 都在此，但是不包括父类的方法。

这也正是 getMethod 和 getDeclaredMethod 的区别。

• 获取私有构造函数

Class classs = Class.forName("com.xxx.xxx.User");
Constructor constructor = classs.getDeclaredConstructor();
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
constructor.setAccessible(true);
Object user = constructor.newInstance();

• 获取私有成员变量

...
Field declaredField = classs.getDeclaredField("userName");
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
declaredField.setAccessible(true);

• 获取私有成员方法

...
Method method = classs.getDeclaredMethod("getUserName");
// 因为属性是私有的，所有需要打开可见权限
method.setAccessible(true);

反射耗时的原因：

• invoke方法需要做封装和解封操作
• 需要类型检查、权限检查
• 需要校验参数
• 需要检查方法的可见性
• JVM无法做优化

参考

• Reflection：Java反射机制的应用场景
• 深入浅出Java反射原理和使用场景
• java反射机制详解
• Java 反射 -超详细讲解（附源码）
• java反射为什么慢
• 强大的反射库 FreeReflection

本文地址：https://blog.csdn.net/ITxiaodong/article/details/110642378