Kotlin中的反射機制深入講解

2024-07-21 23:03:50

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前言

Java中的反射機制，使得我們可以在運行期獲取Java類的字節碼文件中的構造函數，成員變量，成員函數等信息。這一特性使得反射機制被常常用在框架中，想要比較系統的了解Kotlin中的反射，先從Java的反射說起。

Java中的反射

通常我們寫好的.java源碼文件，經過javac的編譯，最終生成了.class字節碼文件。這些字節碼文件是與平臺無關的，使用時通過Classloader去加載這些.class字節碼文件，從而讓程序按照我們編寫好的業務邏輯運行。Java的反射主要是從這些.class文件中獲取我們想要得到的內容，那么Java中的反射能夠得到哪些內容呢？

獲取Class對象

Java是面向對象的語言，同樣的.class字節碼文件也不例外，想要獲取.class文件中的內容，就要先獲取.class文件對應的Class對象。Java中獲取Class對象的方式有三種。

//1.Class.forName("類名字符串") （注意：類名字符串必須是全稱，包名+類名）Class baseInfo = Class.forName("top.sguotao.ReflectionJava"); //2.類名.classClass object = Object.class;//3.實例對象.getClass()Class date = (new Date()).getClass();Class testclass = this.getClass();

獲取類的構造函數Constructor

獲取Class對象之后，就可以獲取其中的構造函數，從而去創建實例對象。類的構造函數對應java.lang.reflect.Constructor。獲取構造函數歸納起來有以下五種方式:

 // 1.獲取參數列表是parameterTypes，訪問控制符是public的構造函數 public Constructor getConstructor(Class[] parameterTypes) // 2.獲取所有訪問控制符是public的構造函數 public Constructor[] getConstructors() // 3.獲取參數列表是parameterTypes，并且是類自身聲明的構造函數，訪問控制符包含public、protected和private的函數。 public Constructor getDeclaredConstructor(Class[] parameterTypes) //4.獲取類自身聲明的全部的構造函數，訪問控制符包含public、protected和private的函數。 public Constructor[] getDeclaredConstructors() //5.如果類聲明在其它類的構造函數中，返回該類所在的構造函數，如果存在則返回，不存在返回null public Constructor getEnclosingConstructor()

獲取類的成員變量

類的成員變量對應的是java.lang.reflect.Field，獲取成員變量歸納起來有以下四種方式：

 //1.獲取“名稱是name”的public的成員變量(包括從基類繼承的、從接口實現的所有public成員變量) public Field getField(String name) //2.獲取全部的public成員變量(包括從基類繼承的、從接口實現的所有public成員變量) public Field[] getFields() //3.獲取“名稱是name”，并且是類自身聲明的成員變量，包含public、protected和private成員變量。 public Field getDeclaredField(String name) //4.獲取全部的類自身聲明的成員變量，包含public、protected和private成員變量。 public Field[] getDeclaredFields()

獲取類的成員函數

類的成員函數對應的是java.lang.reflect.Method，獲取成員函數歸納起來有下面5種方式：

// 1.獲取函數名是name，參數是parameterTypes的public的函數(包括從基類繼承的、從接口實現的所有public函數) public Method getMethod(String name, Class[] parameterTypes) //2.獲取全部的public的函數(包括從基類繼承的、從接口實現的所有public函數) public Method[] getMethods() //3.獲取函數名name，參數是parameterTypes，并且是類自身聲明的函數，包含public、protected和private方法。 public Method getDeclaredMethod(String name, Class[] parameterTypes) //4.獲取全部的類自身聲明的函數，包含public、protected和private方法。 public Method[] getDeclaredMethods() //5.如果這個類是其它類中某個方法的內部類，調用getEnclosingMethod()就是這個類所在的方法；若不存在，返回null。 public Method getEnclosingMethod()

獲取類的其它信息

獲取類的注解信息，對應的是java.lang.annotation.Annotation接口，獲取類的注解信息歸納起來有下面3種方法：

//1.獲取類的annotationClass類型的注解 (包括從基類繼承的、從接口實現的所有public成員變量)public Annotation<A> getAnnotation(Class annotationClass)//2.獲取類的全部注解 (包括從基類繼承的、從接口實現的所有public成員變量)public Annotation[] getAnnotations()//3.獲取類自身聲明的全部注解 (包含public、protected和private成員變量)public Annotation[] getDeclaredAnnotations()

獲取類的接口和基類的信息，對應的是java.lang.reflect.Type接口，獲取類的接口和基類信息有下面兩個方法：

 // 獲取實現的全部接口public Type[] getGenericInterfaces()// 獲取基類public Type getGenericSuperclass()

獲取類的其它描述信息。

 //1.獲取類名 public String getSimpleName() //2.獲取完整類名 public String getName() //3.判斷類是不是枚舉類 public boolean isEnum() //4.判斷obj是不是類的實例對象 public boolean isInstance(Object obj) //5.判斷類是不是接口 public boolean isInterface() //6.判斷類是不是本地類，所謂本地類,就是定義在方法內部的類。 public boolean isLocalClass() //7.判斷類是不是成員類，所謂成員類,就是常見的內部類，是指不在代碼塊，構造函數和成員方法中的內部類。 public boolean isMemberClass() //8.判斷類是不是基本類型。 基本類型，包括void和boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double這幾種類型。 public boolean isPrimitive()

Kotlin中的反射

在Kotlin中，字節碼對應的類是kotlin.reflect.KClass，因為Kotlin百分之百兼容Java，所以Kotlin中可以使用Java中的反射，但是由于Kotlin中字節碼.class對應的是KClass類，所以如果想要使用Java中的反射，需要首先獲取Class的實例，在Kotlin中可以通過以下兩種方式來獲取Class實例。

//1.通過實例.javaClassvar hello = HelloWorld()hello.javaClass //2.通過類Kclass類的.java屬性HelloWorld::class.java

獲取了Class實例，就可以調用上面介紹的方法，獲取各種在Java中定義的類的信息了。

當然Kotlin中除了可以使用Java中的反射以外，還可以使用Kotlin中聲明的一些方法，當然同Java中反射一樣，想要使用這些方法，先要獲取Kclass對象，在Kotlin中可以通過以下兩種方式獲取Kclass實例。

 //1.通過類::class的方式獲取Kclass實例val clazz1: KClass<*> = HelloWorld::class//2.通過實例.javaClass.kotlin獲取Kclass實例var hello = HelloWorld()val clazz2 = hello.javaClass.kotlin

獲取了Kclass實例之后，就可以調用Kotlin中聲明的一些關于反射的方法了，那么都有哪些方法呢？

構造函數Constructor

Kotlin可以通過下面的方法，獲取所有的構造函數。

//返回這個類的所有構造器public val constructors: Collection<KFunction<T>>

成員變量和成員函數

Kotlin中獲取成員變量和成員函數的方法有6個。

 //返回類可訪問的所有函數和屬性，包括繼承自基類的，但是不包括構造器 override val members: Collection<KCallable<*>> //返回類聲明的所有函數 val KClass<*>.declaredFunctions: Collection<KFunction<*>> //返回類的擴展函數 val KClass<*>.declaredMemberExtensionFunctions: Collection<KFunction<*>> //返回類的擴展屬性 val <T : Any> KClass<T>.declaredMemberExtensionProperties: Collection<KProperty2<T, *, *>> //返回類自身聲明的成員函數 val KClass<*>.declaredMemberFunctions: Collection<KFunction<*>> //返回類自身聲明的成員變量（屬性） val <T : Any> KClass<T>.declaredMemberProperties: Collection<KProperty1<T, *>>

類相關信息

可以看到Kotlin反射中，可以獲取比Java反射更多的關于類的信息。

//1.返回類的名字public val simpleName: String? //2.返回類的全包名public val qualifiedName: String?//3.如果這個類聲明為object，則返回其實例，否則返回nullpublic val objectInstance: T?//4.返回類的可見性@SinceKotlin("1.1")public val visibility: KVisibility?//5.判斷類是否為final類（在Kotlin中，類默認是final的，除非這個類聲明為open或者abstract)@SinceKotlin("1.1")public val isFinal: Boolean//6.判斷類是否是open的(abstract類也是open的），表示這個類可以被繼承@SinceKotlin("1.1")public val isOpen: Boolean//7.判斷類是否為抽象類@SinceKotlin("1.1")public val isAbstract: Boolean//8.判斷類是否為密封類，密封類:用sealed修飾，其子類只能在其內部定義@SinceKotlin("1.1")public val isSealed: Boolean//9.判斷類是否為data類@SinceKotlin("1.1")public val isData: Boolean//10.判斷類是否為成員類@SinceKotlin("1.1")public val isInner: Boolean//11.判斷類是否為companion object@SinceKotlin("1.1")public val isCompanion: Boolean //12.返回類中定義的其他類，包括內部類(inner class聲明的)和嵌套類(class聲明的)public val nestedClasses: Collection<KClass<*>> //13.判斷一個對象是否為此類的實例@SinceKotlin("1.1")public fun isInstance(value: Any?): Boolean//14.返回這個類的泛型列表@SinceKotlin("1.1")public val typeParameters: List<KTypeParameter>//15.類其直接基類的列表@SinceKotlin("1.1")public val supertypes: List<KType>//16.返回類所有的基類val KClass<*>.allSuperclasses: Collection<KClass<*>>//17.返回類的伴生對象companionObjectval KClass<*>.companionObject: KClass<*>?

使用Kotin中反射注意的問題

在Kotlin1.1中如果反射String，Map，List等類型時，會拋出一個built-in Kotlin Types的異常，這是因為在Kotlin1.1版本中還沒有對這些類型添加支持，在Kotlin1.2版本中，這個問題已經解決。

Kotlin關于反射的內容都放在kotlin-reflect的jar包中，這個jar包有2.6M，對于移動端開發，需要占用一定的內存空間。

最后就是關于Kotlin反射的效率問題，在Java中反射大概需要幾十微秒，在Kotlin就需要幾百甚至上千微秒，如果是通過反射訪問對象或構造屬性，甚至需要上萬微秒，對此，官方給出的解釋是，現在還沒有精力進行優化，相信后續的版本中，效率問題會有所改善。

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