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反射

反射是框架设计的灵魂

使用的前提条件:必须先得到代表的字节码的Class,Class类用于表示.class文件(字节码)

概述

JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.

反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象

例如:一个类有:成员变量、方法、构造方法、包等等信息,利用反射工作可以对一个类进行解剖,把个个组成部分映射成一个个对象。

其实:一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述

如下图是类的正常加载过程:反射的原理在于class对象。熟悉一下加载的时候:Class对象的由来是将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。

https://gitee.com/lienhui68/picStore/raw/master/null/20200801090518.png

其中这个Class对象很特殊。我们先了解一下这个Class类

API

Class类

https://gitee.com/lienhui68/picStore/raw/master/null/20200801090709.png

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。(包括基本数据类型)

Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass 方法自动构造的。也就是这不需要我们自己去处理创建,JVM已经帮我们创建好了。

没有公共的构造方法,方法共有64个。

  • 获得类相关的方法
方法 用途
asSubclass(Class clazz) 把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast 把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader() 获得类的加载器
getClasses() 返回一个数组,数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses() 返回一个数组,数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className) 根据类名返回类的对象
getName() 获得类的完整路径名字
newInstance() 创建类的实例
getPackage() 获得类的包
getSimpleName() 获得类的名字
getSuperclass() 获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces() 获得当前类实现的类或是接口
  • 获得类中属性相关的方法
方法 用途
getField(String name) 获得某个公有的属性对象
getFields() 获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name) 获得某个属性对象
getDeclaredFields() 获得所有属性对象
  • 获得类中注解相关的方法
方法 用途
getAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations() 返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations() 返回该类所有的注解对象
  • 获得类中构造器相关的方法
方法 用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors() 获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors() 获得该类所有构造方法
  • 获得类中方法相关的方法
方法 用途
getMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个公有的方法
getMethods() 获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个方法
getDeclaredMethods() 获得该类所有方法
  • 类中其他重要的方法
方法 用途
isAnnotation() 如果是注解类型则返回true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 如果是指定类型注解类型则返回true
isAnonymousClass() 如果是匿名类则返回true
isArray() 如果是一个数组类则返回true
isEnum() 如果是枚举类则返回true
isInstance(Object obj) 如果obj是该类的实例则返回true
isInterface() 如果是接口类则返回true
isLocalClass() 如果是局部类则返回true
isMemberClass() 如果是内部类则返回true

Field类

Field代表类的成员变量(成员变量也称为类的属性)。

方法 用途
equals(Object obj) 属性与obj相等则返回true
get(Object obj) 获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value) 设置obj中对应属性值

Method类

Method代表类的方法。

方法 用途
invoke(Object obj, Object… args) 传递object对象及参数调用该对象对应的方法

Constructor类

Constructor代表类的构造方法。

方法 用途
newInstance(Object… initargs) 根据传递的参数创建类的对象

使用

这里使用Student类做演示

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public class Student {
}

获取Class对象的三种方式

  1. Object ——> getClass();
  2. 任何数据类型(包括基本数据类型)都有一个“静态”的class属性
  3. 通过Class类的静态方法:forName(String className)(常用)
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package com.eh.ftd.reflect;


/**
 * 获取Class对象的三种方式
 * 1 Object ——> getClass();
 * 2 任何数据类型(包括基本数据类型)都有一个“静态”的class属性
 * 3 通过Class类的静态方法:forName(String  className)(常用)
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Object ——> getClass();
        Student s1 = new Student();
        Class c1 = s1.getClass();

        // 任何数据类型(包括基本数据类型)都有一个“静态”的class属性
        Class c2 = Student.class;
        System.out.println(c1 == c2); // //判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个

        // 通过Class类的静态方法:forName(String  className)(常用)
        try {
            Class c3 = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student"); // 注意此字符串必须是真实路径,就是带包名的类路径,包名.类名
            System.out.println(c2 == c3); // 判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

注意:在运行期间,一个类,只有一个Class对象产生。 三种方式常用第三种,第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包,依赖太强,不导包就抛编译错误。一般都是用第三种,一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。

获取构造方法并使用

Student类

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package com.eh.ftd.reflect;

/**
 * todo
 *
 * @author David Li
 * @create 2020/08/01 09:12
 */
public class Student {

    //---------------构造方法-------------------
    //(默认的构造方法)
    Student(String str) {
        System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
    }

    //无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
    }

    //有一个参数的构造方法
    public Student(char name) {
        System.out.println("姓名:" + name);
    }

    //有多个参数的构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("姓名:" + name + "年龄:" + age);//这的执行效率有问题,以后解决。
    }

    //受保护的构造方法
    protected Student(boolean n) {
        System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    }

    //私有构造方法
    private Student(int age) {
        System.out.println("私有的构造方法   年龄:" + age);
    }
}

测试类

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;

/**
 * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
 * 1. 获取构造方法
 *
 * 1.1. 批量方法
 * public Constructor[] getConstructors():所有"公有的"构造方法
 * public Constructor[] getDeclaredConstructors():获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
 *
 * 1.2. 单个方法,并调用
 * public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法:
 * public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的,或受保护、默认、公有;
 * 调用构造方法:Constructor-->newInstance(Object... initArgs)
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 1. 加载class对象
        Class c = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student");

        // 2. 获取所有公有构造方法
        System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
        Constructor[] constructors = c.getConstructors();
        Arrays.asList(constructors).forEach(System.out::println);

        // 3. 获取所有的构造方法(私有、受保护、默认、公有)
        System.out.println("************所有的构造方法(私有、受保护、默认、公有)***************");
        Constructor[] declaredConstructors = c.getDeclaredConstructors();
        Arrays.asList(declaredConstructors).forEach(System.out::println);

        // 4. 获取 公有&无参 的构造方法 并调用
        System.out.println("************获取 公有&无参 的构造方法并调用***************");
        /**
         * 因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以:这里需要的是一个参数的类型,切记是类型
         * 返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
         */
        Constructor publicNoArgConstructor = c.getConstructor(null);
        System.out.println(publicNoArgConstructor);
        // 调用构造方法
        Object obj = publicNoArgConstructor.newInstance();
        // System.out.println("obj = " + obj);
        // Student stu = (Student)obj;

        // 5. 获取私有构造方法并调用
        System.out.println("******************获取私有构造方法,并调用*******************************");
        Constructor privateConstructor = c.getDeclaredConstructor(char.class);
        System.out.println(privateConstructor);
        // 调用构造方法
        privateConstructor.setAccessible(true);
        obj = privateConstructor.newInstance('男');
    }
}

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**********************所有公有构造方法*********************************
public com.eh.ftd.reflect.Student(java.lang.String,int)
public com.eh.ftd.reflect.Student(char)
public com.eh.ftd.reflect.Student()
************所有的构造方法(私有受保护默认公有)***************
private com.eh.ftd.reflect.Student(int)
protected com.eh.ftd.reflect.Student(boolean)
public com.eh.ftd.reflect.Student(java.lang.String,int)
public com.eh.ftd.reflect.Student(char)
public com.eh.ftd.reflect.Student()
com.eh.ftd.reflect.Student(java.lang.String)
************获取 公有&无参 的构造方法并调用***************
public com.eh.ftd.reflect.Student()
调用了公有无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法并调用*******************************
public com.eh.ftd.reflect.Student(char)
姓名

newInstance(Object… initargs) 使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例,并用指定的初始化参数初始化该实例。

它的返回值是T类型,所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象。

isAccessible()和setAccessible(true);

当isAccessible()的结果是false时不允许通过反射访问该字段;当该字段时private修饰时isAccessible()得到的值是false,必须要改成true才可以访问

setAccessible: 设置为true就可以访问private修饰的东西(私有方法、私有属性),否则无法访问

获取成员变量并调用

Sutdent类

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package com.eh.ftd.reflect;

/**
 * todo
 *
 * @author David Li
 * @create 2020/08/01 09:12
 */
public class Student {


    public Student() {

    }

    //**********字段*************//
    public String name;
    protected int age;
    char sex;
    private String phoneNum;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex
                + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";

    }
}

测试类

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Arrays;

/**
 * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
 * 2. 获取成员变量并调用
 *
 * 2.1. 批量
 * Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
 * Field[] getDeclaredFields():获取所有字段,包括:私有、受保护、默认、公有;
 *
 * 2.2. 单个
 * public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段;
 * public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
 *
 * 2.3. 设置字段值
 * Field --> public void set(Object obj,Object value):
 * 参数说明:
 * 1.obj:要设置的字段所在的对象;
 * 2.value:要为字段设置的值;
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student");
        //2.获取字段
        System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
        Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
        for(Field f : fieldArray){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
        fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
        for(Field f : fieldArray){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
        Field f = stuClass.getField("name");
        System.out.println(f);
        //获取一个对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象--》Student stu = new Student();
        //为字段设置值
        f.set(obj, "刘德华");//为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
        //验证
        Student stu = (Student)obj;
        System.out.println("验证姓名:" + stu.name);


        System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
        f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
        System.out.println(f);
        f.setAccessible(true);//暴力反射,解除私有限定
        f.set(obj, "18888889999");
        System.out.println("验证电话:" + stu);
    }
}

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************获取所有公有的字段********************
public java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.name
************获取所有的字段(包括私有受保护默认的)********************
public java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.name
protected int com.eh.ftd.reflect.Student.age
char com.eh.ftd.reflect.Student.sex
private java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.phoneNum
*************获取公有字段**并调用***********************************
public java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.name
验证姓名刘德华
**************获取私有字段****并调用********************************
private java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.phoneNum
验证电话Student [name=刘德华, age=0, sex=[], phoneNum=18888889999]

获取成员方法并调用

student类

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package com.eh.ftd.reflect;

/**
 * todo
 *
 * @author David Li
 * @create 2020/08/01 09:12
 */
public class Student {

    //**************成员方法***************//
    public void show1(String s) {
        System.out.println("调用了:公有的,String参数的show1(): s = " + s);
    }

    protected void show2() {
        System.out.println("调用了:受保护的,无参的show2()");
    }

    void show3() {
        System.out.println("调用了:默认的,无参的show3()");
    }

    private String show4(int age) {
        System.out.println("调用了,私有的,并且有返回值的,int参数的show4(): age = " + age);
        return "abcd";
    }

}

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 通过Class对象可以获取某个类中的:构造方法、成员变量、成员方法;并访问成员;
 * 3. 获取成员方法并调用
 * <p>
 * 3.1. 批量
 * public Method[] getMethods():获取所有"公有方法";(包含了父类的方法也包含Object类)
 * public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法,包括私有的(不包括继承的)
 * <p>
 * 3.2. 单个
 * public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
 * 参数:
 * name : 方法名;
 * Class ... : 形参的Class类型对象
 * <p>
 * public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
 * <p>
 * 3.3. 调用构造方法
 * Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
 * 参数说明:
 * 1.obj:要调用方法的对象;
 * 2.args:调用方式时所传递的实参;
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student");
        //2.获取所有公有方法
        System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
        stuClass.getMethods();
        Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
        for (Method m : methodArray) {
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取所有的方法,包括私有的*******************");
        methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
        for (Method m : methodArray) {
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
        Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
        System.out.println(m);
        //实例化一个Student对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
        m.invoke(obj, "刘德华");

        System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
        m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
        System.out.println(m);
        m.setAccessible(true);//解除私有限定
        Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数,一个是要调用的对象(获取有反射),一个是实参
        System.out.println("返回值:" + result);
    }
}

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***************获取所有的公有方法*******************
public void com.eh.ftd.reflect.Student.show1(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public java.lang.String java.lang.Object.toString()
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法包括私有的*******************
public void com.eh.ftd.reflect.Student.show1(java.lang.String)
private java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.show4(int)
void com.eh.ftd.reflect.Student.show3()
protected void com.eh.ftd.reflect.Student.show2()
***************获取公有的show1()方法*******************
public void com.eh.ftd.reflect.Student.show1(java.lang.String)
调用了公有的String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String com.eh.ftd.reflect.Student.show4(int)
调用了私有的并且有返回值的int参数的show4(): age = 20
返回值abcd

反射main方法

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package com.eh.ftd.reflect;

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 * todo
 *
 * @author David Li
 * @create 2020/08/01 09:12
 */
public class Student {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main方法执行了。。。");
    }

}

测试类

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.lang.reflect.Method;


/**
 * 获取Student类的main方法、不要与当前的main方法搞混了
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student");
        //2、获取main方法
        Method methodMain = stuClass.getMethod("main", String[].class);//第一个参数:方法名称,第二个参数:方法形参的类型,
        //3、调用main方法
        // methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});
        //第一个参数,对象类型,因为方法是static静态的,所以为null可以,第二个参数是String数组,这里要注意在jdk1.4时是数组,jdk1.5之后是可变参数
        //这里拆的时候将  new String[]{"a","b","c"} 拆成3个对象。。。所以需要将它强转。
        methodMain.invoke(null, (Object) new String[]{"a", "b", "c"});//方式一
        // methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"a","b","c"}});//方式二
    }
}

后台输出

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main方法执行了。。。

通过反射运行配置文件内容

Student类

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public class Student {
	public void show(){
		System.out.println("is show()");
	}
}

配置文件, 以txt文件为例子(pro.txt):

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className = cn.fanshe.Student
methodName = show

测试类

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;


/**
 * 我们利用反射和配置文件,可以使:应用程序更新时,对源码无需进行任何修改
 * 我们只需要将新类发送给客户端,并修改配置文件即可
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.eh.ftd.reflect.Student");
        //2获取show()方法
        Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));//show
        //3.调用show()方法
        m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());

    }

    //此方法接收一个key,在配置文件中获取相应的value
    public static String getValue(String key) throws IOException {
        Properties pro = new Properties();//获取配置文件的对象
        FileReader in = new FileReader("pro.txt");//获取输入流
        pro.load(in);//将流加载到配置文件对象中
        in.close();
        return pro.getProperty(key);//返回根据key获取的value值
    }
}

后台输出

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is show()

需求

当我们升级这个系统时,不要Student类,而需要新写一个Student2的类时,这时只需要更改pro.txt的文件内容就可以了。代码就一点不用改动

要替换的student2类:

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public class Student2 {
	public void show2(){
		System.out.println("is show2()");
	}
}

配置文件更改为:

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className = cn.fanshe.Student2
methodName = show2

控制台输出:is show2();

通过反射越过泛型检查

泛型用在编译期,编译过后泛型擦除(消失掉)。所以是可以通过反射越过泛型检查的

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package com.eh.ftd.reflect;


import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;


/**
 * 通过反射越过泛型检查
 * 例如:有一个String泛型的集合,怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值?
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.获取Class对象
        ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
        strList.add("aaa");
        strList.add("bbb");

        // strList.add(100);
        //获取ArrayList的Class对象,反向的调用add()方法,添加数据
        Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
        //获取add()方法
        Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
        //调用add()方法
        m.invoke(strList, 100);

        //遍历集合
        for (Object obj : strList) {
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

控制台输出:

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控制台输出:
aaa
bbb
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判断某一个字段是否是类字段(static 修饰)

static 修饰的变量,Modifier如下,也即二进制位从低到高第4位是1,其余全是0.

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/**
 * The {@code int} value representing the {@code static}
 * modifier.
 */
public static final int STATIC           = 0x00000008;

可以使用java.lang.reflect.Field.getModifiers()获取变量的修饰符情况

示例:

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public class Some {
    private static int a;

    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {
        Field field = Some.class.getDeclaredField("a");

        // 所有修饰符
        System.out.println(Modifier.toString(field.getModifiers()));

        // 修饰符flag, 二进制值
        System.out.println(Integer.toBinaryString(field.getModifiers()));

        // 判断是否是static修饰,如果是则与的结果为0
        System.out.println(field.getModifiers() & Modifier.STATIC);
    }
}

让我们编译并运行上面的程序,这将产生以下结果 -

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private static
1010
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参考

Java基础之—反射(非常重要)

如何利用缓存机制实现JAVA类反射性能提升30倍