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Java反射与注解

news 2025/7/13 8:48:32

反射Reflect

常规我们使用类的方法都是在代码中创建指定类型的实例如Apple apple = new Apple()，这种写法要求我们在程序执行之初就确定好要使用的类和具体方法，扩展性和灵活性不足。
反射机制（Reflect）则是一种程序执行时冬天获取类和执行方法的能力，该方法突破了Java编译时确定类型的限制，为动态编程提供了底层支持，很多主流框架如Spring的底层都使用反射实现。

首先通过一个例子直观感受下正向和反射的区别：

public class Reflect {public static void main(String[] args) throws Exception{Person p = new Person("Kevin",19);System.out.println(p.toString());// 反向构造，获取类Class c = Class.forName("Reflect.Person");// 创建实例Object pe = c.newInstance();// 获取方法Method sout = c.getMethod("toString");System.out.println(sout.invoke(pe));}
}

下面详细介绍反射的使用方法。

创建class对象

JVM会为每一个类型生成一个元数据对象class，该对象存储了类型的完整信息，成员、方法等，反射机制通过该元数据对象实现对类的操作，进而实现动态编程，因为该过程需要借助class进行，好像一面镜子，所以该操作称为反射。

创建class对象有三种方法：

Class.forName()全限定类名。示例为Class c=Class.forName("Reflect.Person");，全限定类名表示包含包位置的类路径，类似相对位置，但省略表示路径的符号和文件类型标记。
实例的getclass方法。示例Class p = new Person().getClass();使用实例对象的getClass方法获取元数据对象。
类的class属性。实例Class p1=Person.class;，使用类的class属性赋值。

获得构造信息及调用

// 获得构造函数，默认无参
Constructor c1=c.getConstructor();
// 针对重载函数，限定参数为指定类型的class
Constructor c2=c.getConstructor(String.class,int.class);
// 使用构造函数创建实例，默认无参构造
Object a=c2.newInstance("kevin",25);

获取类的属性及赋值

// 获取公开属性
Field name=c.getField("name");
// 获取私有属性
Field age=c.getDeclaredField("age");
// 获取属性列表
Field[] list=c.getFields();
Field[] list=c.getDeclaredFields()
// 打破私有封装
age.setAccessible(true);
// 修改实例的指定属性
age.set(a,26)

获取方法信息及调用

// 获取方法
Method getName=c.getMethod("getName");
// 执行方法
getName.invoke(对象，参数)
// 重载方法的获取，方法名，参数类型.class
Method setName=c.getMethod("setName",String.class);

在获取方法的getMethod源码我们看到是这样定义的public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)，所以这里补充一个知识，不定长参数。
不定长参数可以表示为类型...参数名，这种定义方法表示输入该类型的参数有任意个都可以，简单示例如下：

    public static void out(String...para){for(int i=0;i<para.length;i++){System.out.println(para[i]);}}public static void main(String[] args) throws Exception{// 参数传多少个字符串都可以out("hello","world");}

可变长参数本质是基于列表实现的，该参数没有强制性，执行时可传可不传，但要放在参数列表的最后。

其他常用方法

作用	用法
类加载器	Classloader cl=class.getClassLoader()
获取类名	getSimpleName()简类名，getName()获取全类名
获取修饰符	getModifiers()获取修饰编号，Modifier.toString()转为修饰字符串
获取数据类型	getReturnType()方法返回值类型、getParameterTypes()获得方法参数类型，getType()属性类型
获取父接口	getInterfaces()
获取父类	getSuperclass()

注解Annotation

注解是一种描述程序元素（类、属性、方法等）的机制，注解本身不影响程序运行，但程序可以获取注解以进行更改运行模式等操作，简单来说就是程序可读的注释。

注解的使用方法为@注解名，我们在多线程部分重写run方法时，方法上的@override就是重写注解。

系统注解

编码过程中常用的注解有：
interface定义注解；
Override重写注解，有该注解标识的方法编译器会检查是否真的覆写了父类方法；
Deprecated不建议使用的方法，该注解标识的方法在调用时会有删除线显示，显示效果如下：
Deprecated不推荐使用的方法效果

自定义注解

注解是Java的基本文件之一，通过创建类给出的文件类型就能看出：
创建注解
自定义注解的方法是使用@interface关键字，直接给出示例：

public @interface MyAnnotation {// 注解内的成员变量需要()，可用default 设置默认值，否则需在添加注解时显式指定String value() default "nobody";
}
// 注解修饰Person类，当注解成员为value时可省
@MyAnnotation("person1")
public class Person {private String name;private int age;public static void main(String[] args) {Class clazz = Person.class;Annotation annotation=clazz.getAnnotation(MyAnnotation.class);System.out.println(annotation.toString());}
}
// 输出为@Annotation.MyAnnotation(value=person1)

元注解

即修饰注解的注解，元注解限制了注解能修饰哪些类型的元素，类、成员或者方法，同时规定了注解的作用域。

Target注解，表明注解的作用域。参数为ElementType，多个作用域需用{}包围，其关键字表示不同作用域，分别为：

ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以给一个注解进行注解
ElementType.CONSTRUCTOR 可以给构造方法进行注解
ElementType.FIELD 可以给属性进行注解
ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以给局部变量进行注解
ElementType.METHOD 可以给方法进行注解
ElementType.PACKAGE 可以给一个包进行注解
ElementType.PARAMETER 可以给一个方法内的参数进行注解
ElementType.TYPE 可以给一个类型进行注解，比如类、接口、枚举

Retention注解，表明注解的声明周期。参数为RetentionPolicy，关键字表示的不同生命周期为：

RetentionPolicy.SOURCE 注解只在源码阶段保留，在编译器进行编译时它将被丢弃。
RetentionPolicy.CLASS 注解只被保留到编译进行的时候，即保存到class字节码文件中，它并不会被加载到 JVM 中。
RetentionPolicy.RUNTIME 注解可以保留到程序运行，它会被加载进入到 JVM 中，所以在程序运行时可以通过反射获取。

案例—反射获取添加Controller注解的私有成员

通过上面的学习我们了解到，注解应该是与反射共同作用，注解可作为程序元素的进一步补充说明，在反射过程中被获取执行，我们尝试结合反射与注解编写一个案例，首先自定义Controller注解，用于修饰指定的类，反射读取类的过程中检查是否有该注解修饰，有则获取其私有成员id。

背景为有Person和Animal两个类，Controller注解有一成员value默认为nobody，修饰两个类时该成员会变为person和animal，要求利用反射机制，找到Controller注解修饰后成员为person的类的有私有成员id的类，找到后给出提示。
实现的大致思路为：

读取配置文件，获取要识别类的信息，使用Properties和流对象FileReader实现。
将读取到的类信息按;分割成字符串数组，for循环分别判定。
根据类信息反射读取class对象，并获得注解信息。
注解内循环寻找类型为Controller的注解，找到后判定值是否为person。
获取所有成员变量，循环检测权限修饰符是否有private，成员名称是否为id。
找到符合条件的输出提示信息。

Animal类雷同，实现代码如下：

@Controller("person")
public class Person {private String name;private int age;private int id;public Person(String name, int age, int id) {this.name = name;this.age = age;this.id = id;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}public int getId() {return id;}public static void main(String[] args) {try {FileReader fr =new FileReader("config.properties");Properties prop = new Properties();prop.load(fr);String name = prop.getProperty("classname");String[] classNameArray = name.split(";");for(String className : classNameArray) {Class aclass=Class.forName(className);Annotation[] annotations = aclass.getAnnotations();for(Annotation annotation : annotations) {if(annotation instanceof Controller) {Controller myAnnotation = (Controller) annotation;if(myAnnotation.value().equals("person")) {Field[] declaredField=aclass.getDeclaredFields();for(Field field : declaredField) {if(field.getName().equals("id") && Modifier.toString(field.getModifiers()).contains("private")) {System.out.println("发现目标，当前类为："+aclass.getTypeName());}}}}}}} catch (FileNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}