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1、侯捷观点Java反射机制摘要Reflection 是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers（诸如public, static 等等）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Cloneable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或唤起methods。本文借由实例，大面积示范Reflection APIs。关于本文：读者基础：具备Java 语言基础。本文适用工具：JDK1.5关键词
2、：Introspection（内省、内观）Reflection（反射）有时候我们说某个语言具有很强的动态性，有时候我们会区分动态和静态的不同技术与作法。我们朗朗上口动态绑定（dynamic binding）、动态链接（dynamic linking）、动态加载（dynamic loading）等。然而“动态”一词其实没有绝对而普遍适用的严格定义，有时候甚至像对象导向当初被导入编程领域一样，一人一把号，各吹各的调。一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C+
3、，Java，C#不是动态语言。尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods1。这种“看透class”的能力（the ability of the program to examine itself）被称为introspection（内省、内观
4、、反省）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。Java如何能够做出上述的动态特性呢？这是一个深远话题，本文对此只简单介绍一些概念。整个篇幅最主要还是介绍Reflection APIs，也就是让读者知道如何探索class的结构、如何对某个“运行时才获知名称的class”生成一份实体、为其fields设值、调用其methods。本文将谈到java.lang.Class，以及java.lang.reflect中的Method、Field、Constructor等等classes。“Class”class众所周知Java有个Object class，是所有Java c
5、lasses的继承根源，其内声明了数个应该在所有Java class中被改写的methods：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class object。Class class十分特殊。它和一般classes一样继承自Object，其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types（boolean, byte, char, short, int, long, float, double）以及关键词voi
6、d。当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class object。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class object的实际生成时机（例如在Class的constructor内添加一个println()），不能够！因为Class并没有public constructor（见图1）。本文最后我会拨一小块篇幅顺带谈谈Java标准库源码的改动办法。Class是Reflection故事起源。针对任何您想探勘的class，唯有先为它产生一个Class object，接下来才能经由后者唤起为数十多个的
7、Reflection APIs。这些APIs将在稍后的探险活动中一一亮相。#001 public final#002 class Class implements java.io.Serializable,#003 java.lang.reflect.GenericDeclaration,#004 java.lang.reflect.Type,#005 java.lang.reflect.AnnotatedElement #006 private Class() #007 public String toString() #008 return ( isInterface() ? interf
8、ace :#009 (isPrimitive() ? : class )#010 + getName();#011 .图1：Class class片段。注意它的private empty ctor，意指不允许任何人经由编程方式产生Class object。是的，其object 只能由JVM 产生。“Class” object的取得途径Java允许我们从多种管道为一个class生成对应的Class object。图2是一份整理。Class object 诞生管道示例运用getClass()注：每个class 都有此函数String str = abc;Class c1 = str.getClas
9、s();运用Class.getSuperclass()2Button b = new Button();Class c1 = b.getClass();Class c2 = c1.getSuperclass();运用static methodClass.forName()（最常被使用）Class c1 = Class.forName (java.lang.String);Class c2 = Class.forName (java.awt.Button);Class c3 = Class.forName (java.util.LinkedList$Entry);Class c4 = Class
10、.forName (I);Class c5 = Class.forName (I);运用.class 语法Class c1 = String.class;Class c2 = java.awt.Button.class;Class c3 = Main.InnerClass.class;Class c4 = int.class;Class c5 = int.class;运用primitive wrapper classes的TYPE 语法Class c1 = Boolean.TYPE;Class c2 = Byte.TYPE;Class c3 = Character.TYPE;Class c4
11、= Short.TYPE;Class c5 = Integer.TYPE;Class c6 = Long.TYPE;Class c7 = Float.TYPE;Class c8 = Double.TYPE;Class c9 = Void.TYPE;图2：Java 允许多种管道生成Class object。Java classes 组成分析首先容我以图3的java.util.LinkedList为例，将Java class的定义大卸八块，每一块分别对应图4所示的Reflection API。图5则是“获得class各区块信息”的程序示例及执行结果，它们都取自本文示例程序的对应片段。package
12、 java.util; /(1)import java.lang.*; /(2)public class LinkedList /(3)(4)(5)extends AbstractSequentialList /(6)implements List, Queue,Cloneable, java.io.Serializable /(7)private static class Entry /(8)public LinkedList() /(9)public LinkedList(Collection c) public E getFirst() /(10)public E getLast() p
13、rivate transient Entry header = ;/(11)private transient int size = 0;图3：将一个Java class 大卸八块，每块相应于一个或一组Reflection APIs（图4）。Java classes 各成份所对应的Reflection APIs图3的各个Java class成份，分别对应于图4的Reflection API，其中出现的Package、Method、Constructor、Field等等classes，都定义于java.lang.reflect。Java class 内部模块（参见图3）Java class 内部
14、模块说明相应之Reflection API，多半为Class methods。返回值类型(return type)(1) packageclass隶属哪个packagegetPackage()Package(2) importclass导入哪些classes无直接对应之API。解决办法见图5-2。(3) modifierclass（或methods, fields）的属性int getModifiers()Modifier.toString(int)Modifier.isInterface(int)intStringbool(4) class name or interface namecla
15、ss/interface名称getName()String(5) type parameters参数化类型的名称getTypeParameters() TypeVariable (6) base classbase class（只可能一个）getSuperClass()Class(7) implemented interfaces实现有哪些interfacesgetInterfaces()Class(8) inner classes内部classesgetDeclaredClasses()Class(8) outer class如果我们观察的class 本身是inner classes，那么相对它就会有个outer class。getDeclaringClass()C
