什么是反射
“反射（Reflection）能够让运行于JVM中的程序检测和修改运行时的行为。”这个概念常常会和内省（Introspection）混淆，以下是这两个术语在Wikipedia中的解释：
- 内省用于在运行时检测某个对象的类型和其包含的属性；
- 反射用于在运行时检测和修改某个对象的结构及其行为。
- 从它们的定义可以看出，内省是反射的一个子集。有些语言支持内省，但并不支持反射，如C++。
内省示例：instanceof 运算符用于检测某个对象是否属于特定的类。
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if (obj instanceof Dog) { Dog d = (Dog) obj; d.bark();} |
反射示例：Class.forName()方法可以通过类或接口的名称（一个字符串或完全限定名）来获取对应的Class对象。forName方法会触发类的初始化。
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// 使用反射Class<?> c = Class.forName("classpath.and.classname");Object dog = c.newInstance();Method m = c.getDeclaredMethod("bark", new Class<?>[0]);m.invoke(dog); |
在Java中，反射更接近于内省，因为你无法改变一个对象的结构。虽然一些API可以用来修改方法和属性的可见性，但并不能修改结构。
数组的反射
数组的反射有什么用呢？何时需要使用数组的反射呢？先来看下下面的代码：
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Integer[] nums = {1, 2, 3, 4}; Object[] objs = nums; //这里能自动的将Integer[]转成Object[] Object obj = nums; //Integer[]当然是一个Object int[] ids = {1, 2, 3, 4}; //Object[] objs2 = ids; //这里不能将int[]转换成Object[] Object obj2 = ids; //int[] 是一个Object |
上面的例子表明：基本类型的一维数组只能当做Object，而不能当作Object[]。
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int[][] intArray = {{1, 2}, {3, 4}}; Object[] oa = intArray; Object obj = intArray; //Integer[][] integerArray = intArray; int[][] 不是 Integer[][] Integer[][] integerArray2 = new Integer[][]{{1, 2}, {3, 4}}; Object[][] oa2 = integerArray2; Object[] oa3 = integerArray2; Object obj2 = integerArray2; |
从上面的例子可以看出java的二位数组是数组的数组。下面来看下对数组进行反射的例子：
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package cn.zq.array.reflect; import java.lang.reflect.Array; import java.util.Arrays; import java.util.Random; public class ArrayReflect { public static void main(String[] args) { Random rand = new Random(47); int[] is = new int[10]; for(int i = 0; i < is.length; i++) { is[i] = rand.nextInt(100); } System.out.println(is); System.out.println(Arrays.asList(is)); /*以上的2个输出都是输出类似"[[I@14318bb]"的字符串， 不能显示数组内存放的内容,当然我们采用遍历的方式来输出数组内的内容*/ System.out.println("--1.通过常规方式遍历数组对数组进行打印--"); for(int i = 0; i < is.length; i++) { System.out.print(is[i] + " "); } System.out.println(); System.out.println("--2.通过数组反射的方式遍历数组对数组进行打印--"); Object obj = is; //将一维的int数组向上转为Object System.out.println("obj isArray:" + obj.getClass().isArray()); for(int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) { int num = Array.getInt(obj, i); //也能通过这个常用的方法来获取对应索引位置的值 //Object value = Array.get(obj, i); //如果数组存放的是基本类型，那么返回的是基本类型对应的包装类型 System.out.print(num + " "); } } } |
输出：
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[I@14318bb [[I@14318bb] --1.通过常规方式遍历数组对数组进行打印-- 58 55 93 61 61 29 68 0 22 7 --2.通过数组反射的方式遍历数组对数组进行打印-- obj isArray:true 58 55 93 61 61 29 68 0 22 7 |
上面的例子首先创建了一个int的一维数组，然后随机的像里面填充0~100的整数，接着通过System.out.println()方法直接对数组输出或者用Arrays.asList方法（如果不是基本类型的一维数组此方法能按照期望转成List，如果是二维数组也不能按照我们期望转成List）将数组转成List再输出，通过都不是我们期望的输出结果。接下来以常规的数组的遍历方式来输出数组内的内容，然后将int[]看成是一个Object，利用反射来遍历其内容。Class.isArray()可以用来判断是对象是否为一个数组，假如是一个数组，那么在通过java.lang.reflect.Array这个对数组反射的工具类来获取数组的相关信息，这个类通过了一些get方法，可以用来获取数组的长度，各个版本的用来获取基本类型的一维数组的对应索引的值，通用获取值的方法get(Object array, int index)，设置值的方法，还有2个用来创建数组实例的方法。通过数组反射工具类，可以很方便的利用数组反射写出通用的代码，而不用再去判断给定的数组到底是那种基本类型的数组。
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package cn.zq.array.reflect; import java.lang.reflect.Array; public class NewArrayInstance { public static void main(String[] args) { Object o = Array.newInstance(int.class, 20); int[] is = (int[]) o; System.out.println("is.length = " + is.length); Object o2 = Array.newInstance(int.class, 10, 8); int[][] iss = (int[][]) o2; System.out.println("iss.length = " + iss.length + ", iss[0].lenght = " + iss[0].length); } } is.length = 20iss.length = 10, iss[0].lenght = 8 |
Array总共通过了2个方法来创建数组
Object newInstance(Class<?> componentType, int length)，根据提供的class来创建一个指定长度的数组，如果像上面那样提供int.class，长度为10，相当于new int[10];
Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions)，根据提供的class和维度来创建数组，可变参数dimensions用来指定数组的每一维的长度，像上面的例子那样相当于创建了一个new int[10][8]的二维数组，但是不能创建每一维长度都不同的多维数组。通过第一种创建数组的方法，可以像这样创建数组Object o = Array.newInstance(int[].class, 20)可以用来创建二维数组，这里相当于Object o = new int[20][];
当然通过上面例子那样来创建数组的用法是很少见的，其实也是多余的，为什么不直接通过new来创建数组呢？反射创建数组不仅速度没有new快，而且写的程序也不易读，还不如new来的直接。事实上通过反射创建数组确实很少见，是有何种变态的需求需要用反射来创建数组呢！
由于前面对基本类型的数组进行输出时遇到一些障碍，下面将利用数组反射来实现一个工具类来实现期望的输出：
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package cn.zq.util; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.PrintStream; import java.lang.reflect.Array; public class Print { public static void print(Object obj) { print(obj, System.out); } public static void print(Object obj, PrintStream out) { out.println(getPrintString(obj)); } public static void println() { print(System.out); } public static void println(PrintStream out) { out.println(); } public static void printnb(Object obj) { printnb(obj, System.out); } public static void printnb(Object obj, PrintStream out) { out.print(getPrintString(obj)); } public static PrintStream format(String format, Object ... objects) { return format(System.out, format, objects); } public static PrintStream format(PrintStream out, String format, Object ... objects) { Object[] handleObjects = new Object[objects.length]; for(int i = 0; i < objects.length; i++) { Object object = objects[i]; if(object == null || isPrimitiveWrapper(object)) { handleObjects[i] = object; } else { ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); PrintStream ps = new PrintStream(bos); printnb(object, ps); ps.close(); handleObjects[i] = new String(bos.toByteArray()); } } out.format(format, handleObjects); return out; } /** * 判断给定对象是否为基本类型的包装类。 * @param o 给定的Object对象 * @return 如果是基本类型的包装类，则返回是，否则返回否。 */ private static boolean isPrimitiveWrapper(Object o) { return o instanceof Void || o instanceof Boolean || o instanceof Character || o instanceof Byte || o instanceof Short || o instanceof Integer || o instanceof Long || o instanceof Float || o instanceof Double; } public static String getPrintString(Object obj) { StringBuilder result = new StringBuilder(); if(obj != null && obj.getClass().isArray()) { result.append("["); int len = Array.getLength(obj); for(int i = 0; i < len; i++) { Object value = Array.get(obj, i); result.append(getPrintString(value)); if(i != len - 1) { result.append(", "); } } result.append("]"); } else { result.append(String.valueOf(obj)); } return result.toString(); } } |
上面的Print工具类提供了一些实用的进行输出的静态方法，并且提供了一些重载版本，可以根据个人的喜欢自己编写一些重载的版本，支持基本类型的一维数组的打印以及多维数组的打印，看下下面的Print工具进行测试的示例：
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package cn.zq.array.reflect; import static cn.zq.util.Print.print; import java.io.PrintStream; import static cn.zq.util.Print.*; public class PrintTest { static class Person { private static int counter; private final int id = counter ++; public String toString() { return getClass().getSimpleName() + id; } } public static void main(String[] args) throws Exception { print("--打印非数组--"); print(new Object()); print("--打印基本类型的一维数组--"); int[] is = new int[]{1, 22, 31, 44, 21, 33, 65}; print(is); print("--打印基本类型的二维数组--"); int[][] iss = new int[][]{ {11, 12, 13, 14}, {21, 22,}, {31, 32, 33} }; print(iss); print("--打印非基本类型的一维数组--"); Person[] persons = new Person[10]; for(int i = 0; i < persons.length; i++) { persons[i] = new Person(); } print(persons); print("--打印非基本类型的二维数组--"); Person[][] persons2 = new Person[][]{ {new Person()}, {new Person(), new Person()}, {new Person(), new Person(), new Person(),}, }; print(persons2); print("--打印empty数组--"); print(new int[]{}); print("--打印含有null值的数组--"); Object[] objects = new Object[]{ new Person(), null, new Object(), new Integer(100) }; print(objects); print("--打印特殊情况的二维数组--"); Object[][] objects2 = new Object[3][]; objects2[0] = new Object[]{}; objects2[2] = objects; print(objects2); print("--将一维数组的结果输出到文件--"); PrintStream out = new PrintStream("out.c"); try { print(iss, out); } finally { out.close(); } print("--格式化输出--"); format("%-6d%s %B %s", 10086, "is", true, iss); /** * 上面列出了一些Print工具类的一些常用的方法， * 还有一些未列出的方法，请自行查看。 */ } } |
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--打印非数组-- java.lang.Object@61de33 --打印基本类型的一维数组-- [1, 22, 31, 44, 21, 33, 65] --打印基本类型的二维数组-- [[11, 12, 13, 14], [21, 22], [31, 32, 33]] --打印非基本类型的一维数组-- [Person0, Person1, Person2, Person3, Person4, Person5, Person6, Person7, Person8, Person9] --打印非基本类型的二维数组-- [[Person10], [Person11, Person12], [Person13, Person14, Person15]] --打印empty数组-- [] --打印含有null值的数组-- [Person16, null, java.lang.Object@ca0b6, 100] --打印特殊情况的二维数组-- [[], null, [Person16, null, java.lang.Object@ca0b6, 100]] --将一维数组的结果输出到文件-- --格式化输出-- 10086 is TRUE [[11, 12, 13, 14], [21, 22], [31, 32, 33]] |
输出文件：
可见Print工具类已经具备打印基本类型的一维数组以及多维数组的能力了，总体来说上面的工具类还是挺实用的，免得每次想要看数组里面的内容都有手动的去编写代码，那样是在是太麻烦了，以后直接把Print工具类拿过去用就行了，多么的方便啊。
上面的工具类确实能很好的工作，但是假如有这样一个需求：给你一个数组（也有可能是其他的容器），你给我整出一个List。那么我们应该怎样做呢？事实上Arrays.asList不总是能得到我们所期望的结果，java5虽然添加了泛型，但是是有限制的，并不能像c++的模板那样通用，正是因为java中存在基本类型，即使有自动包装的机制，与泛型一起并不能使用，参数类型必须是某种类型，而不能是基本类型。下面给出一种自己的解决办法：
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package cn.zq.util; import java.lang.reflect.Array; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Enumeration; import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.Map; public class CollectionUtils { public static List<?> asList(Object obj) { return convertToList( makeIterator(obj)); } public static <T>List<T> convertToList(Iterator<T> iterator) { if(iterator == null) { return null; } List<T> list = new ArrayList<T>(); while(iterator.hasNext()) { list.add(iterator.next()); } return list; } @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" }) public static Iterator<?> makeIterator(Object obj) { if(obj instanceof Iterator) { return (Iterator<?>) obj; } if(obj == null) { return null; } if(obj instanceof Map) { obj = ((Map<?, ?>)obj).entrySet(); } Iterator<?> iterator = null; if(obj instanceof Iterable) { iterator = ((Iterable<?>)obj).iterator(); } else if(obj.getClass().isArray()) { //Object[] objs = (Object[]) obj; //原始类型的一位数组不能这样转换 ArrayList list = new ArrayList(Array.getLength(obj)); for(int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) { list.add(Array.get(obj, i)); } iterator = list.iterator(); } else if(obj instanceof Enumeration) { iterator = new EnumerationIterator((Enumeration) obj); } else { iterator = Arrays.asList(obj).iterator(); } return iterator; } public static class EnumerationIterator<T> implements Iterator<T> { private Enumeration<T> enumeration; public EnumerationIterator(Enumeration<T> enumeration) { this.enumeration = enumeration; } public boolean hasNext() { return enumeration.hasMoreElements(); } public T next() { return enumeration.nextElement(); } public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } } } |
测试代码：
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package cn.zq.array.reflect; import java.util.Iterator; import java.util.List; import cn.zq.array.reflect.PrintTest.Person; import cn.zq.util.CollectionUtils; public class CollectionUtilsTest { public static void main(String[] args) { System.out.println("--基本类型一维数组--"); int[] nums = {1, 3, 5, 7, 9}; List<?> list = CollectionUtils.asList(nums); System.out.println(list); System.out.println("--非基本类型一维数组--"); Person[] persons = new Person[]{ new Person(), new Person(), new Person(), }; List<Person> personList = (List<Person>) CollectionUtils.asList(persons); System.out.println(personList); System.out.println("--Iterator--"); Iterator<Person> iterator = personList.iterator(); List<Person> personList2 = (List<Person>) CollectionUtils.asList(iterator); System.out.println(personList2); } } |
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--基本类型一维数组-- [1, 3, 5, 7, 9] --非基本类型一维数组-- [Person0, Person1, Person2] --Iterator-- [Person0, Person1, Person2] |
在java的容器类库中可以分为Collection，Map，数组，由于Iterator(以及早期的遗留接口Enumeration)是所有容器的通用接口并且Collection接口从Iterable(该接口的iterator将返回一个Iterator)，所以在makeIterator方法中对这些情形进行了一一的处理，对Map类型，只需要调用其entrySet()方法，对于实现了Iterable接口的类(Collection包含在内)，调用iterator()直接得到Iterator对象，对于Enumeration类型，利用适配器EnumerationIterator进行适配，对于数组，利用数组反射遍历数组放入ArrayList中，对于其他的类型调用Arrays.asList()方法创建一个List。CollectionUtils还提供了一些其他的方法来进行转换，可以根据需要添加自己需要的方法。
总结：数组的反射对于那些可能出现数组的设计中提供更方便、更灵活的方法，以免写那些比较麻烦的判断语句，这种灵活性付出的就是性能的代价，对于那些根本不需要数组反射的情况下用数组的反射实在是不应该。是否使用数组的反射，在实际的开发中仁者见仁智者见智，根据需要来选择是否使用数组的反射，最好的方式就是用实践来探路，先按照自己想到的方式去写，在实践中不断的完善。
