java 的反射机制

Java Reflection
Reflection 是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中的 Java 程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性。例如，使用它能获得 Java 类中各成员的名称并显示出来。
Java 的这一能力在实际应用中也许用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。
JavaBean 是 reflection 的实际应用之一，它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过 reflection 动态的载入并取得 Java 组件(类) 的属性。
1. 一个简单的例子
考虑下面这个简单的例子，让我们看看 reflection 是如何工作的。
import java.lang.reflect.*;
public class DumpMethods {
public static void main(String args[]) {
try {
Class c = Class.forName(args[0]);
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < m.length; i++)
System.out.println(m[i].toString());
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
按如下语句执行：
java DumpMethods java.util.Stack
它的结果输出为：
public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()
public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()
public boolean java.util.Stack.empty()
public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)
这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。
这个程序使用 Class.forName 载入指定的类，然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。
2.开始使用 Reflection
用于 reflection 的类，如 Method，可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤：第一步是获得你想操作的类的 java.lang.Class 对象。在运行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 类来描述类和接口等。
下面就是获得一个 Class 对象的方法之一：
Class c = Class.forName("java.lang.String");
这条语句得到一个 String 类的类对象。还有另一种方法，如下面的语句：
Class c = int.class;
或者
Class c = Integer.TYPE;
它们可获得基本类型的类信息。其中后一种方法中访问的是基本类型的封装类 (如 Integer) 中预先定义好的 TYPE 字段。
第二步是调用诸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得该类中定义的所有方法的列表。
一旦取得这个信息，就可以进行第三步了--使用 reflection API 来操作这些信息，如下面这段代码：
Class c = Class.forName("java.lang.String");
Method m[] = c.getDeclaredMethods();
System.out.println(m[0].toString());
它将以文本方式打印出 String 中定义的第一个方法的原型。
在下面的例子中，这三个步骤将为使用 reflection 处理特殊应用程序提供例证。
模拟 instanceof 操作符
得到类信息之后，通常下一个步骤就是解决关于 Class 对象的一些基本的问题。例如，Class.isInstance 方法可以用于模拟 instanceof 操作符：
class A {
}
public class instance1 {
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("A");
boolean b1 = cls.isInstance(new Integer(37));
System.out.println(b1);
boolean b2 = cls.isInstance(new A());
System.out.println(b2);
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
在这个例子中创建了一个 A 类的 Class 对象，然后检查一些对象是否是 A 的实例。Integer(37) 不是，但 new A() 是。
3.找出类的方法
找出一个类中定义了些什么方法，这是一个非常有价值也非常基础的 reflection 用法。下面的代码就实现了这一用法：
import java.lang.reflect.*;
public class method1 {
private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {
if (p == null)
throw new NullPointerException();
return x;
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("method1");
Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methlist.length; i++) {
Method m = methlist[i];
System.out.println("name = " + m.getName());
System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass());
Class pvec[] = m.getParameterTypes();
for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);
Class evec[] = m.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j < evec.length; j++)
System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);
System.out.println("return type = " + m.getReturnType());
System.out.println("-----");
}
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
这个程序首先取得 method1 类的描述，然后调用 getDeclaredMethods 来获取一系列的 Method 对象，它们分别描述了定义在类中的每一个方法，包括 public 方法、protected 方法、package 方法和 private 方法等。如果你在程序中使用 getMethods 来代替 getDeclaredMethods，你还能获得继承来的各个方法的信息。
取得了 Method 对象列表之后，要显示这些方法的参数类型、异常类型和返回值类型等就不难了。这些类型是基本类型还是类类型，都可以由描述类的对象按顺序给出。
输出的结果如下：
name = f1
decl class = class method1
param #0 class java.lang.Object
param #1 int
exc #0 class java.lang.NullPointerException
return type = int
-----
name = main
decl class = class method1
param #0 class [Ljava.lang.String;
return type = void
-----
4.获取构造器信息
获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似，如：
import java.lang.reflect.*;
public class constructor1 {
public constructor1() {
}
protected constructor1(int i, double d) {
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("constructor1");
Constructor ctorlist[] = cls.getDeclaredConstructors();
for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {
Constructor ct = ctorlist[i];
System.out.println("name = " + ct.getName());
System.out.println("decl class = " + ct.getDeclaringClass());
Class pvec[] = ct.getParameterTypes();
for (int j = 0; j < pvec.length; j++)
System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]);
Class evec[] = ct.getExceptionTypes();
for (int j = 0; j < evec.length; j++)
System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);
System.out.println("-----");
}
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
这个例子中没能获得返回类型的相关信息，那是因为构造器没有返回类型。
这个程序运行的结果是：
name = constructor1
decl class = class constructor1
-----
name = constructor1
decl class = class constructor1
param #0 int
param #1 double
-----
5.获取类的字段(域)
找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的，下面的代码就在干这个事情：
import java.lang.reflect.*;
public class field1 {
private double d;
public static final int i = 37;
String s = "testing";
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("field1");
Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) {
Field fld = fieldlist[i];
System.out.println("name = " + fld.getName());
System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass());
System.out.println("type = " + fld.getType());
int mod = fld.getModifiers();
System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod));
System.out.println("-----");
}
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
这个例子和前面那个例子非常相似。例中使用了一个新东西 Modifier，它也是一个 reflection 类，用来描述字段成员的修饰语，如“private int”。这些修饰语自身由整数描述，而且使用 Modifier.toString 来返回以“官方”顺序排列的字符串描述 (如“static”在“final”之前)。这个程序的输出是：
name = d
decl class = class field1
type = double
modifiers = private
-----
name = i
decl class = class field1
type = int
modifiers = public static final
-----
name = s
decl class = class field1
type = class java.lang.String
modifiers =
-----
和获取方法的情况一下，获取字段的时候也可以只取得在当前类中申明了的字段信息 (getDeclaredFields)，或者也可以取得父类中定义的字段 (getFields) 。
6.根据方法的名称来执行方法
文本到这里，所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用 reflection 来做一些其它的事情，比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作：
import java.lang.reflect.*;
public class method2 {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("method2");
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Method meth = cls.getMethod("add", partypes);
method2 methobj = new method2();
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(37);
arglist[1] = new Integer(47);
Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist);
Integer retval = (Integer) retobj;
System.out.println(retval.intvalue());
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
注：个人认为上面划线的粗体字最好用Object methobj =  cls.newInstance();来代替，原因很明显如果这个类及方法事先都是清楚的也不需要用reflection了
假如一个程序在执行的某处的时候才知道需要执行某个方法，这个方法的名称是在程序的运行过程中指定的 (例如，JavaBean 开发环境中就会做这样的事)，那么上面的程序演示了如何做到。
上例中，getMethod 用于查找一个具有两个整型参数且名为 add 的方法。找到该方法并创建了相应的 Method 对象之后，在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候，需要提供一个参数列表，这在上例中是分别包装了整数 37 和 47 的两个 Integer 对象。执行方法的返回的同样是一个 Integer 对象，它封装了返回值 84。
7.创建新的对象
对于构造器，则不能像执行方法那样进行，因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象 (准确的说，创建一个对象的过程包括分配内存和构造对象)。所以，与上例最相似的例子如下：
import java.lang.reflect.*;
public class constructor2 {
public constructor2() {
}
public constructor2(int a, int b) {
System.out.println("a = " + a + " b = " + b);
}
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("constructor2");
Class partypes[] = new Class[2];
partypes[0] = Integer.TYPE;
partypes[1] = Integer.TYPE;
Constructor ct = cls.getConstructor(partypes);
Object arglist[] = new Object[2];
arglist[0] = new Integer(37);
arglist[1] = new Integer(47);
Object retobj = ct.newInstance(arglist);
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
根据指定的参数类型找到相应的构造函数并执行它，以创建一个新的对象实例。使用这种方法可以在程序运行时动态地创建对象，而不是在编译的时候创建对象，这一点非常有价值。
8.改变字段(域)的值
reflection 的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection 可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它，下面的例子可以说明这一点：
import java.lang.reflect.*;
public class field2 {
public double d;
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("field2");
Field fld = cls.getField("d");
field2 f2obj = new field2();
System.out.println("d = " + f2obj.d);
fld.setDouble(f2obj, 12.34);
System.out.println("d = " + f2obj.d);
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
这个例子中，字段 d 的值被变为了 12.34。
9.使用数组
本文介绍的 reflection 的最后一种用法是创建的操作数组。数组在 Java 语言中是一种特殊的类类型，一个数组的引用可以赋给 Object 引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的：
import java.lang.reflect.*;
public class array1 {
public static void main(String args[]) {
try {
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
Object arr = Array.newInstance(cls, 10);
Array.set(arr, 5, "this is a test");
String s = (String) Array.get(arr, 5);
System.out.println(s);
} catch (Throwable e) {
System.err.println(e);
}
}
}
例中创建了 10 个单位长度的 String 数组，为第 5 个位置的字符串赋了值，最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。
下面这段代码提供了一个更复杂的例子：
import java.lang.reflect.*;
public class array2 {
public static void main(String args[]) {
int dims[] = new int[]{5, 10, 15};
Object arr = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);
Object arrobj = Array.get(arr, 3);
Class cls = arrobj.getClass().getComponentType();
System.out.println(cls);
arrobj = Array.get(arrobj, 5);
Array.setInt(arrobj, 10, 37);
int arrcast[][][] = (int[][][]) arr;
System.out.println(arrcast[3][5][10]);
}
}
例中创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并为处于 [3][5][10] 的元素赋了值为 37。注意，多维数组实际上就是数组的数组，例如，第一个 Array.get 之后，arrobj 是一个 10 x 15 的数组。进而取得其中的一个元素，即长度为 15 的数组，并使用 Array.setInt 为它的第 10 个元素赋值。
注意创建数组时的类型是动态的，在编译时并不知道其类型。
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：
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+
+，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、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
file:///H|/download/806.html（第 1／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
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 classes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void。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() ? "interface " :
#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.getClass();
file:///H|/download/806.html（第 2／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
运用
Class.getSuperclass()2
Button b = new Button();
Class c1 = b.getClass();
Class c2 = c1.getSuperclass();
运用static method
Class.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.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 = 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 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() { … }
private transient Entry header = …; //(11)
private transient int size = 0;
}
file:///H|/download/806.html（第 3／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
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 内部模块说明相应之Reflection
API，多半为Class
methods。
返回值类型
(return type)
(1) package class隶属哪个package getPackage() Package
(2) import class导入哪些classes 无直接对应之API。
解决办法见图5-2。
(3) modifier class（或methods,
fields）的属性
int getModifiers()
Modifier.toString
(int)
Modifier.
isInterface(int)
int
String
bool
(4) class
name or
interface
name
class/interface 名称getName() String
(5) type
parameters
参数化类型的名称getTypeParameters
()
TypeVariable
[]
(6) base
class
base class（只可能一个） getSuperClass() Class
(7)
implemented
interfaces
实现有哪些interfaces getInterfaces() Class[]
(8) inner
classes
内部classes getDeclaredClasses
()
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() Class
(9)
constructors
构造函数
getDeclaredConstructors
()
不论 public 或
private 或其它
access level，皆可获
得。另有功能近似之取得
函数。
Constructor[]
file:///H|/download/806.html（第 4／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
(10) methods 操作函数
getDeclaredMethods()
不论 public 或
private 或其它
access level，皆可获
得。另有功能近似之取得
函数。
Method[]
(11) fields 字段（成员变量） getDeclaredFields()
不论 public 或
private 或其它
access level，皆可获
得。另有功能近似之取得
函数。
Field[]
图4：Java class大卸八块后（如图3），每一块所对应的Reflection API。本表并非
Reflection APIs 的全部。
Java Reflection API 运用示例
图5示范图4提过的每一个Reflection API，及其执行结果。程序中出现的tName()是个辅助函
数，可将其第一自变量所代表的“Java class完整路径字符串”剥除路径部分，留下class名
称，储存到第二自变量所代表的一个hashtable去并返回（如果第二自变量为null，就不储存而只
是返回）。
#001 Class c = null;
#002 c = Class.forName(args[0]);
#003
#004 Package p;
#005 p = c.getPackage();
#006
#007 if (p != null)
#008 System.out.println("package "+p.getName()+";");
执行结果（例）：
package java.util;
图5-1：找出class 隶属的package。其中的c将继续沿用于以下各程序片段。
#001 ff = c.getDeclaredFields();
#002 for (int i = 0; i < ff.length; i++)
#003 x = tName(ff[i].getType().getName(), classRef);
#004
#005 cn = c.getDeclaredConstructors();
#006 for (int i = 0; i < cn.length; i++) {
#007 Class cx[] = cn[i].getParameterTypes();
#008 for (int j = 0; j < cx.length; j++)
#009 x = tName(cx[j].getName(), classRef);
#010 }
#011
#012 mm = c.getDeclaredMethods();
#013 for (int i = 0; i < mm.length; i++) {
#014 x = tName(mm[i].getReturnType().getName(), classRef);
#015 Class cx[] = mm[i].getParameterTypes();
file:///H|/download/806.html（第 5／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
#016 for (int j = 0; j < cx.length; j++)
#017 x = tName(cx[j].getName(), classRef);
#018 }
#019 classRef.remove(c.getName()); //不必记录自己（不需import 自己）
执行结果（例）：
import java.util.ListIterator;
import java.lang.Object;
import java.util.LinkedList$Entry;
import java.util.Collection;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
图5-2：找出导入的classes，动作细节详见内文说明。
#001 int mod = c.getModifiers();
#002 System.out.print(Modifier.toString(mod)); //整个modifier
#003
#004 if (Modifier.isInterface(mod))
#005 System.out.print(" "); //关键词 "interface" 已含于modifier
#006 else
#007 System.out.print(" class "); //关键词 "class"
#008 System.out.print(tName(c.getName(), null)); //class 名称
执行结果（例）：
public class LinkedList
图5-3：找出class或interface 的名称，及其属性（modifiers）。
#001 TypeVariable[] tv;
#002 tv = c.getTypeParameters(); //warning: unchecked conversion
#003 for (int i = 0; i < tv.length; i++) {
#004 x = tName(tv[i].getName(), null); //例如 E,K,V...
#005 if (i == 0) //第一个
#006 System.out.print("<" + x);
#007 else //非第一个
#008 System.out.print("," + x);
#009 if (i == tv.length-1) //最后一个
#010 System.out.println(">");
#011 }
执行结果（例）：
public abstract interface Map
或 public class LinkedList
图5-4：找出parameterized types 的名称
#001 Class supClass;
#002 supClass = c.getSuperclass();
#003 if (supClass != null) //如果有super class
#004 System.out.print(" extends" +
#005 tName(supClass.getName(),classRef));
执行结果（例）：
public class LinkedList
extends AbstractSequentialList,
file:///H|/download/806.html（第 6／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
图5-5：找出base class。执行结果多出一个不该有的逗号于尾端。此非本处重点，为简化计，不多做处理。
#001 Class cc[];
#002 Class ctmp;
#003 //找出所有被实现的interfaces
#004 cc = c.getInterfaces();
#005 if (cc.length != 0)
#006 System.out.print(", \r\n" + " implements "); //关键词
#007 for (Class cite : cc) //JDK1.5 新式循环写法
#008 System.out.print(tName(cite.getName(), null)+", ");
执行结果（例）：
public class LinkedList
extends AbstractSequentialList,
implements List, Queue, Cloneable, Serializable,
图5-6：找出implemented interfaces。执行结果多出一个不该有的逗号于尾端。此非本处重点，为简化计，不多做处
理。
#001 cc = c.getDeclaredClasses(); //找出inner classes
#002 for (Class cite : cc)
#003 System.out.println(tName(cite.getName(), null));
#004
#005 ctmp = c.getDeclaringClass(); //找出outer classes
#006 if (ctmp != null)
#007 System.out.println(ctmp.getName());
执行结果（例）：
LinkedList$Entry
LinkedList$ListItr
图5-7：找出inner classes 和outer class
#001 Constructor cn[];
#002 cn = c.getDeclaredConstructors();
#003 for (int i = 0; i < cn.length; i++) {
#004 int md = cn[i].getModifiers();
#005 System.out.print(" " + Modifier.toString(md) + " " +
#006 cn[i].getName());
#007 Class cx[] = cn[i].getParameterTypes();
#008 System.out.print("(");
#009 for (int j = 0; j < cx.length; j++) {
#010 System.out.print(tName(cx[j].getName(), null));
#011 if (j < (cx.length - 1)) System.out.print(", ");
#012 }
#013 System.out.print(")");
#014 }
执行结果（例）：
public java.util.LinkedList(Collection)
public java.util.LinkedList()
图5-8a：找出所有constructors
#004 System.out.println(cn[i].toGenericString());
执行结果（例）：
file:///H|/download/806.html（第 7／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
public java.util.LinkedList(java.util.Collection)
public java.util.LinkedList()
图5-8b：找出所有constructors。本例在for 循环内使用toGenericString()，省事。
#001 Method mm[];
#002 mm = c.getDeclaredMethods();
#003 for (int i = 0; i < mm.length; i++) {
#004 int md = mm[i].getModifiers();
#005 System.out.print(" "+Modifier.toString(md)+" "+
#006 tName(mm[i].getReturnType().getName(), null)+" "+
#007 mm[i].getName());
#008 Class cx[] = mm[i].getParameterTypes();
#009 System.out.print("(");
#010 for (int j = 0; j < cx.length; j++) {
#011 System.out.print(tName(cx[j].getName(), null));
#012 if (j < (cx.length - 1)) System.out.print(", ");
#013 }
#014 System.out.print(")");
#015 }
执行结果（例）：
public Object get(int)
public int size()
图5-9a：找出所有methods
#004 System.out.println(mm[i].toGenericString());
public E java.util.LinkedList.get(int)
public int java.util.LinkedList.size()
图5-9b：找出所有methods。本例在for 循环内使用toGenericString()，省事。
#001 Field ff[];
#002 ff = c.getDeclaredFields();
#003 for (int i = 0; i < ff.length; i++) {
#004 int md = ff[i].getModifiers();
#005 System.out.println(" "+Modifier.toString(md)+" "+
#006 tName(ff[i].getType().getName(), null) +" "+
#007 ff[i].getName()+";");
#008 }
执行结果（例）：
private transient LinkedList$Entry header;
private transient int size;
图5-10a：找出所有fields
#004 System.out.println("G: " + ff[i].toGenericString());
private transient java.util.LinkedList.java.util.LinkedList$Entry ??
java.util.LinkedList.header
private transient int java.util.LinkedList.size
图5-10b：找出所有fields。本例在for 循环内使用toGenericString()，省事。
找出class参用（导入）的所有classes
file:///H|/download/806.html（第 8／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
没有直接可用的Reflection API可以为我们找出某个class参用的所有其它classes。要获得这
项信息，必须做苦工，一步一脚印逐一记录。我们必须观察所有fields的类型、所有methods（包
括constructors）的参数类型和回返类型，剔除重复，留下唯一。这正是为什么图5-2程序代码
要为tName()指定一个hashtable（而非一个null）做为第二自变量的缘故：hashtable可为我
们储存元素（本例为字符串），又保证不重复。
本文讨论至此，几乎可以还原一个class的原貌（唯有methods 和ctors的定义无法取得）。接下
来讨论Reflection 的另三个动态性质：(1) 运行时生成instances，(2) 执
行期唤起methods，(3) 运行时改动fields。
运行时生成instances
欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无自变量ctor”，
一个针对“带参数ctor”。图6是面对“无自变量ctor”的例子。如果欲调用的是“带参数
ctor“就比较麻烦些，图7是个例子，其中不再调用Class的newInstance()，而是调用
Constructor 的newInstance()。图7首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型（本例指定
为一个double和一个int），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属ctor。
接下来再准备一个Object[] 做为ctor实参值（本例指定3.14159和125），调用上述专属ctor
的newInstance()。
#001 Class c = Class.forName("DynTest");
#002 Object obj = null;
#003 obj = c.newInstance(); //不带自变量
#004 System.out.println(obj);
图6：动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体；无自变量。
#001 Class c = Class.forName("DynTest");
#002 Class[] pTypes = new Class[] { double.class, int.class };
#003 Constructor ctor = c.getConstructor(pTypes);
#004 //指定parameter list，便可获得特定之ctor
#005
#006 Object obj = null;
#007 Object[] arg = new Object[] {3.14159, 125}; //自变量
#008 obj = ctor.newInstance(arg);
#009 System.out.println(obj);
图7：动态生成“Class object 对应之class”的对象实体；自变量以Object[]表示。
运行时调用methods
这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型
（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，
获得特定的Method object。接下来准备一个Object[]放置自变量，然后调用上述所得之特定
Method object的invoke()，如图8。知道为什么索取Method object时不需指定回返类型
吗？因为method overloading机制要求signature（署名式）必须唯一，而回返类型并非
signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无
二的method。
file:///H|/download/806.html（第 9／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
#001 public String func(String s, Hashtable ht)
#002 {
#003 …System.out.println("func invoked"); return s;
#004 }
#005 public static void main(String args[])
#006 {
#007 Class c = Class.forName("Test");
#008 Class ptypes[] = new Class[2];
#009 ptypes[0] = Class.forName("java.lang.String");
#010 ptypes[1] = Class.forName("java.util.Hashtable");
#011 Method m = c.getMethod("func",ptypes);
#012 Test obj = new Test();
#013 Object args[] = new Object[2];
#014 arg[0] = new String("Hello,world");
#015 arg[1] = null;
#016 Object r = m.invoke(obj, arg);
#017 Integer rval = (String)r;
#018 System.out.println(rval);
#019 }
图8：动态唤起method
运行时变更fields内容
与先前两个动作相比，“变更field内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用
Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的
get()和set()，如图9。
#001 public class Test {
#002 public double d;
#003
#004 public static void main(String args[])
#005 {
#006 Class c = Class.forName("Test");
#007 Field f = c.getField("d"); //指定field 名称
#008 Test obj = new Test();
#009 System.out.println("d= " + (Double)f.get(obj));
#010 f.set(obj, 12.34);
#011 System.out.println("d= " + obj.d);
#012 }
#013 }
图9：动态变更field 内容
Java 源码改动办法
先前我曾提到，原本想借由“改动Java标准库源码”来测知Class object的生成，但由于其
ctor原始设计为private，也就是说不可能透过这个管道生成Class object（而是由class
loader负责生成），因此“在ctor中打印出某种信息”的企图也就失去了意义。
这里我要谈点题外话：如何修改Java标准库源码并让它反应到我们的应用程序来。假设我想修改
java.lang.Class，让它在某些情况下打印某种信息。首先必须找出标准源码！当你下载JDK 套
file:///H|/download/806.html（第 10／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
件并安装妥当，你会发现jdk150\src\java\lang 目录（见图10）之中有Class.java，这就是
我们此次行动的标准源码。备份后加以修改，编译获得Class.class。接下来准备将.class 搬移
到jdk150\jre\lib\endorsed（见图10）。
这是一个十分特别的目录，class loader将优先从该处读取内含classes的.jar文件??成功的
条件是.jar内的classes压缩路径必须和Java标准库的路径完全相同。为此，我们可以将刚才做
出的Class.class先搬到一个为此目的而刻意做出来的\java\lang目录中，压缩为foo.zip（任
意命名，唯需夹带路径java\lang），再将这个foo.zip搬到jdk150\jre\lib\endorsed并改
名为foo.jar。此后你的应用程序便会优先用上这里的java.lang.Class。整个过程可写成一个
批处理文件（batch file），如图11，在DOS Box中使用。
图10
图10：JDK1.5 安装后的目录组织。其中的endorsed 是我新建。
del e:\java\lang\*.class //清理干净
del c:\jdk150\jre\lib\endorsed\foo.jar //清理干净
c:
cd c:\jdk150\src\java\lang
javac -Xlint:unchecked Class.java //编译源码
javac -Xlint:unchecked ClassLoader.java //编译另一个源码（如有必要）
move *.class e:\java\lang //搬移至刻意制造的目录中
e:
cd e:\java\lang //以下压缩至适当目录
pkzipc -add -path=root c:\jdk150\jre\lib\endorsed\foo.jar *.class
cd e:\test //进入测试目录
javac -Xlint:unchecked Test.java //编译测试程序
java Test //执行测试程序
图11：一个可在DOS Box中使用的批处理文件（batch file），用以自动化java.lang.Class
的修改动作。Pkzipc(.exe)是个命令列压缩工具，add和path都是其命令。
更多信息
以下是视野所及与本文主题相关的更多讨论。这些信息可以弥补因文章篇幅限制而带来的不足，或
带给您更多视野。
l "Take an in-depth look at the Java Reflection API -- Learn about
the new Java 1.1 tools forfinding out information about classes", by
Chuck McManis。此篇文章所附程序代码是本文示例程序的主要依据（本文示例程序示范了更
多Reflection APIs，并采用JDK1.5 新式的for-loop 写法）。
l "Take a look inside Java classes -- Learn to deduce properties of
a Java class from inside aJava program", by Chuck McManis。
l "The basics of Java class loaders -- The fundamentals of this key
component of the Javaarchitecture", by Chuck McManis。
l 《The Java Tutorial Continued》, Sun microsystems. Lesson58-61,
"Reflection".
file:///H|/download/806.html（第 11／12 页）2005-9-8 12:03:22
侯捷观点??Java反射机制
注1用过诸如MFC这类所谓 Application Framework的程序员也许知道，MFC有所谓的
dynamic creation。但它并不等同于Java的动态加载或动态辨识；所有能够在MFC程序中起作用
的classes，都必须先在编译期被编译器“看见”。
注2如果操作对象是Object，Class.getSuperClass()会返回null。