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访问字段

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对任意的一个Object实例,只要我们获取了它的Class,就可以获取它的一切信息。

我们先看看如何通过Class实例获取字段信息。Class类提供了以下几个方法来获取字段:

  • Field getField(name):根据字段名获取某个public的field(包括父类)
  • Field getDeclaredField(name):根据字段名获取当前类的某个field(不包括父类)
  • Field[] getFields():获取所有public的field(包括父类)
  • Field[] getDeclaredFields():获取当前类的所有field(不包括父类)

我们来看一下示例代码:

// reflection
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class stdClass = Student.class;
        // 获取public字段"score":
        System.out.println(stdClass.getField("score"));
        // 获取继承的public字段"name":
        System.out.println(stdClass.getField("name"));
        // 获取private字段"grade":
        System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));
    }
}

class Student extends Person {
    public int score;
    private int grade;
}

class Person {
    public String name;
}

上述代码首先获取StudentClass实例,然后,分别获取public字段、继承的public字段以及private字段,打印出的Field类似:

public int Student.score
public java.lang.String Person.name
private int Student.grade

一个Field对象包含了一个字段的所有信息:

  • getName():返回字段名称,例如,"name"
  • getType():返回字段类型,也是一个Class实例,例如,String.class
  • getModifiers():返回字段的修饰符,它是一个int,不同的bit表示不同的含义。

String类的value字段为例,它的定义是:

public final class String {
    private final byte[] value;
}

我们用反射获取该字段的信息,代码如下:

Field f = String.class.getDeclaredField("value");
f.getName(); // "value"
f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
int m = f.getModifiers();
Modifier.isFinal(m); // true
Modifier.isPublic(m); // false
Modifier.isProtected(m); // false
Modifier.isPrivate(m); // true
Modifier.isStatic(m); // false

获取字段值

利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步,我们还可以拿到一个实例对应的该字段的值。

例如,对于一个Person实例,我们可以先拿到name字段对应的Field,再获取这个实例的name字段的值:

// reflection
import java.lang.reflect.Field;
----
public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object p = new Person("Xiao Ming");
        Class c = p.getClass();
        Field f = c.getDeclaredField("name");
        Object value = f.get(p);
        System.out.println(value); // "Xiao Ming"
    }
}

class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
}

上述代码先获取Class实例,再获取Field实例,然后,用Field.get(Object)获取指定实例的指定字段的值。

运行代码,如果不出意外,会得到一个IllegalAccessException,这是因为name被定义为一个private字段,正常情况下,Main类无法访问Person类的private字段。要修复错误,可以将private改为public,或者,在调用Object value = f.get(p);前,先写一句:

f.setAccessible(true);

调用Field.setAccessible(true)的意思是,别管这个字段是不是public,一律允许访问。

可以试着加上上述语句,再运行代码,就可以打印出private字段的值。

有童鞋会问:如果使用反射可以获取private字段的值,那么类的封装还有什么意义?

答案是正常情况下,我们总是通过p.name来访问Personname字段,编译器会根据publicprotectedprivate决定是否允许访问字段,这样就达到了数据封装的目的。

而反射是一种非常规的用法,使用反射,首先代码非常繁琐,其次,它更多地是给工具或者底层框架来使用,目的是在不知道目标实例任何信息的情况下,获取特定字段的值。

此外,setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager,那么它会根据规则进行检查,有可能阻止setAccessible(true)。例如,某个SecurityManager可能不允许对javajavax开头的package的类调用setAccessible(true),这样可以保证JVM核心库的安全。

设置字段值

通过Field实例既然可以获取到指定实例的字段值,自然也可以设置字段的值。

设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的,其中第一个Object参数是指定的实例,第二个Object参数是待修改的值。示例代码如下:

// reflection
import java.lang.reflect.Field;
----
public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person("Xiao Ming");
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
        Class c = p.getClass();
        Field f = c.getDeclaredField("name");
        f.setAccessible(true);
        f.set(p, "Xiao Hong");
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
    }
}

class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

运行上述代码,打印的name字段从Xiao Ming变成了Xiao Hong,说明通过反射可以直接修改字段的值。

同样的,修改非public字段,需要首先调用setAccessible(true)

练习

利用反射给字段赋值:reflect-field

小结

Java的反射API提供的Field类封装了字段的所有信息:

通过Class实例的方法可以获取Field实例:getField()getFields()getDeclaredField()getDeclaredFields()

通过Field实例可以获取字段信息:getName()getType()getModifiers()

通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段,如果存在访问限制,要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。

通过反射读写字段是一种非常规方法,它会破坏对象的封装。


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