用以下问题来测试你 Java 反射 API 编程能力。在使用解决方案和下载示例程序之前，我强烈建议您尝试每个问题：

149. 检查包：写几个检查 Java 包的示例(如名称、类列表等。

150. 检查类和超类：写几个检查类和超类的例子(例如，通过类名、修饰符、实现接口、结构、方法和字段获取Class）。

151. 通过反射结构器实例化：编写通过反射创建实例的程序。

152. 获取接收器类型的注释：编写获取接收器类型注释的程序。

153. 获得合成和桥接结构：通过反射编写程序获得合成和桥接结构。

154. 检查变量数：编写程序，检查方法是否获得变量数。

155. 检查默认方法：编程检查方法是否准备？default。

156. 基于嵌套的反射访问控制：编写一个基于嵌套结构的访问程序。

157. 获取器和设置器的反射：写几个例子，通过反射调用获取器和设置器。此外，通过反射编写程序生成获取器和设置器。

158. 反射注解：写几个通过反射获得不同类型注释的例子。

159. 调用实例法：通过反射调用实例法编写程序。

160. 获取static方法：为给定类编写程序static该方法分组，并通过反射调用其中一种方法。

161. 获取方法、字段和异常泛型：编写程序，通过反射获得给定的方法、字段和异常的泛型类型。

162. 获取公共和私有字段：编写一个程序，通过反射获得给定类public和private字段。

163. 使用数组：通过反射射使用数组的例子。

164. 检查模块：通过反射检查写几个 Java9 模块的例子。

165. 动态代理：编写依赖动态代理统计给定接口的调用次数。

以下部分介绍了上述问题的解决方案。请记住，通常没有正确的方法来解决特定的问题。此外，请记住，这里显示的解释只包括解决问题所需的最有趣和最重要的细节。您可以从此页面下载示例解决方案，查看更多详细信息并尝试程序。

当我们需要获取特定包的信息时，java.lang.Package类别是我们的主要焦点。使用这个类别，我们可以找到包的名称，实现包的供应商，它的标题，包的版本等等。

这通常用于查找包含特定类别的包的名称。Integer类的包名可以容易地获得如下：

Class clazz = Class.forName("java.lang.Integer"); Package packageOfClazz = clazz.getPackage();  // java.lang String packageNameOfClazz = packageOfClazz.getName(); 

现在，我们来看看File类的包名：

File file = new File("."); Package packageOfFile = file.getClass().getPackage();  // java.io String packageNameOfFile = packageOfFile.getName(); 

如果我们试图找到当前类别的包名，我们可以依靠它this.getClass().getPckage().getName()。这在非静态环境中工作。

但是如果我们只想快速列出当前类装入器的所有包，那么我们可以依赖getPackages()方法，如下所示：

Package[] packages = Package.getPackages();

基于getPackages()方法，我们可以列出调用者的类装入器定义的所有包，以及以给定前缀开头的祖先包，如下所示：

public static List<String> fetchPackagesByPrefix(String prefix) { 
        

  return Arrays.stream(Package.getPackages())
    .map(Package::getName)
    .filter(n -> n.startsWith(prefix))
    .collect(Collectors.toList());
}

如果这个方法存在于一个名为Packages的实用类中，那么我们可以如下调用它：

List<String> packagesSamePrefix 
  = Packages.fetchPackagesByPrefix("java.util");

您将看到类似于以下内容的输出：

java.util.function, java.util.jar, java.util.concurrent.locks,
java.util.spi, java.util.logging, ...

有时，我们只想在系统类加载器中列出一个包的所有类。让我们看看怎么做。

例如，我们可能希望列出当前应用的一个包中的类（例如，modern.challenge包）或编译时库中的一个包中的类（例如，commons-lang-2.4.jar。

类被包装在可以在 Jar 中存档的包中，尽管它们不必这样。为了涵盖这两种情况，我们需要发现给定的包是否存在于 JAR 中。我们可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader().getResource(package_path)加载资源并检查返回的资源 URL 来完成。如果包不在 JAR 中，那么资源将是以file:方案开始的 URL，如下面的示例（我们使用的是modern.challenge）：

file:/D:/Java%20Modern%20Challenge/Code/Chapter%207/Inspect%20packages/build/classes/modern/challenge

但是如果包在 JAR 中（例如，org.apache.commons.lang3.builder，那么 URL 将以jar:方案开始，如下例所示：

jar:file:/D:/.../commons-lang3-3.9.jar!/org/apache/commons/lang3/builder

如果我们考虑到来自 JAR 的包的资源以jar:前缀开头，那么我们可以编写一个方法来区分它们，如下所示：

private static final String JAR_PREFIX = "jar:";

public static List<Class<?>> fetchClassesFromPackage(
    String packageName) throws URISyntaxException, IOException { 
        

  List<Class<?>> classes = new ArrayList<>();
  String packagePath = packageName.replace('.', '/');

  URL resource = ClassLoader
    .getSystemClassLoader().getResource(packagePath);

  if (resource != null) { 
        
    if (resource.toString().startsWith(JAR_PREFIX)) { 
        
      classes.addAll(fetchClassesFromJar(resource, packageName));
    } else { 
        
      File file = new File(resource.toURI());
      classes.addAll(fetchClassesFromDirectory(file, packageName));
    }
  } else { 
        
    throw new RuntimeException("Resource not found for package: " 
      + packageName);
  }

  return classes;
}

因此，如果给定的包在 JAR 中，那么我们调用另一个辅助方法fetchClassesFromJar()；否则，我们调用这个辅助方法fetchClassesFromDirectory()。顾名思义，这些助手知道如何从 JAR 或目录中提取给定包的类。

主要来说，这两种方法只是一些用来识别具有.class扩展名的文件的意大利面代码片段。每个类都通过Class.forName()来确保返回的是Class，而不是String。这两种方法在本书附带的代码中都可用。

如何列出不在系统类加载器中的包中的类，例如，外部 JAR 中的包？实现这一点的便捷方法依赖于URLClassLoader。此类用于从引用 JAR 文件和目录的 URL 搜索路径加载类和资源。我们将只处理 Jar，但对目录也这样做非常简单。

因此，根据给定的路径，我们需要获取所有 Jar 并将它们返回为URL[]（这个数组需要定义URLClassLoader。例如，我们可以依赖于Files.find()方法遍历给定的路径并提取所有 Jar，如下所示：

public static URL[] fetchJarsUrlsFromClasspath(Path classpath)
    throws IOException { 
        

  List<URL> urlsOfJars = new ArrayList<>();
  List<File> jarFiles = Files.find(
      classpath,
      Integer.MAX_VALUE,
      (path, attr) -> !attr.isDirectory() &&
        path.toString().toLowerCase().endsWith(JAR_EXTENSION))
      .map(Path::toFile)
      .collect(Collectors.toList());

  for (File jarFile: jarFiles) { 
        

    try { 
        
      urlsOfJars.add(jarFile.toURI().toURL());
    } catch (MalformedURLException e) { 
        
      logger.log(Level.SEVERE, "Bad URL for{0} {1}",
        new Object[] { 
        
          jarFile, e
        });
    }
  }

  return urlsOfJars.toArray(URL[]::new);
}

注意，我们正在扫描所有子目录，从给定的路径开始。当然，这是一个设计决策，很容易参数化搜索深度。现在，让我们从tomcat8/lib文件夹中获取 Jar（不需要为此安装 Tomcat；只需使用 Jar 的任何其他本地目录并进行适当的修改）：

URL[] urls = Packages.fetchJarsUrlsFromClasspath(
  Path.of("D:/tomcat8/lib"));

现在，我们可以实例化URLClassLoader：

URLClassLoader urlClassLoader = new URLClassLoader(
  urls, Thread.currentThread().getContextClassLoader());

这将为给定的 URL 构造一个新的URLClassLoader对象，并使用当前的类加载器进行委托（第二个参数也可以是null）。我们的URL[]只指向 JAR，但根据经验，假设任何jar:方案 URL 都引用 JAR 文件，而任何以/结尾的file:方案 URL 都引用目录。

tomcat8/lib文件夹中的一个 Jar 称为tomcat-jdbc.jar。在这个 JAR 中，有一个名为org.apache.tomcat.jdbc.pool的包。让我们列出这个包的类：

List<Class<?>> classes = Packages.fetchClassesFromPackage(
  "org.apache.tomcat.jdbc.pool", urlClassLoader);

fetchClassesFromPackage()方法是一个助手，它只扫描URLClassLoader的URL[]数组并获取给定包中的类。它的源代码与本书附带的代码一起提供。

如果我们使用 Java9 模块化，那么我们的包将生活在模块中。例如，如果我们在一个名为org.tournament的模块中的一个名为com.management的包中有一个名为Manager的类，那么我们可以这样获取该模块的所有包：

Manager mgt = new Manager();
Set<String> packages = mgt.getClass().getModule().getPackages();

另外，如果我们想创建一个类，那么我们需要以下的Class.forName()风格：

Class<?> clazz = Class.forName(mgt.getClass()
  .getModule(), "com.management.Manager");

请记住，每个模块在磁盘上都表示为具有相同名称的目录。例如，org.tournament模块在磁盘上有一个同名文件夹。此外，每个模块被映射为一个具有此名称的单独 JAR（例如，org.tournament.jar）。通过记住这些坐标，很容易修改本节中的代码，从而列出给定模块的给定包的所有类。

通过使用 Java 反射 API，我们可以检查类的详细信息，对象的类名、修饰符、构造器、方法、字段、实现接口等。

假设我们有以下Pair类：

public final class Pair<L, R> extends Tuple implements Comparable { 
        

  final L left;
  final R right;

  public Pair(L left, R right) { 
        
    this.left = left;
    this.right = right;
  }

  public class Entry<L, R> { 
        }
    ...
}

我们还假设有一个实例：

Pair pair = new Pair(1, 1);

现在，让我们使用反射来获取Pair类的名称。

通过拥有Pair的实例（对象），我们可以通过调用getClass()方法，以及Class.getName()、getSimpleName()、getCanonicalName()找到其类的名称，如下例所示：

Class<?> clazz = pair.getClass();

// modern.challenge.Pair
System.out.println("Name: " + clazz.getName());

// Pair
System.out.println("Simple name: " + clazz.getSimpleName());

// modern.challenge.Pair
System.out.println("Canonical name: " + clazz.getCanonicalName());

匿名类没有简单的和规范的名称。

注意，getSimpleName()返回非限定类名。或者，我们可以获得如下类：

Class<Pair> clazz = Pair.class;
Class<?> clazz = Class.forName("modern.challenge.Pair");

为了得到类的修饰符（public、protected、private、final、static、abstract、interface，我们可以调用Class.getModifiers()方法。此方法返回一个int值，该值将每个修饰符表示为标志位。为了解码结果，我们依赖于Modifier类，如下所示：

int modifiers = clazz.getModifiers();

System.out.println("Is public? " 
  + Modifier.isPublic(modifiers)); // true
System.out.println("Is final? " 
  + Modifier.isFinal(modifiers)); // true
System.out.println("Is abstract? " 
  + Modifier.isAbstract(modifiers)); // false

为了获得由类或对象表示的接口直接实现的接口，我们只需调用Class.getInterfaces()。此方法返回一个数组。因为Pair类实现了一个接口（Comparable，所以返回的数组将包含一个元素：

Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();

// interface java.lang.Comparable
System.out.println("Interfaces: " + Arrays.toString(interfaces));

// Comparable
System.out.println("Interface simple name: " 
  + interfaces[0].getSimpleName());

类的public构造器可以通过Class.getConstructors()类获得。返回结果为Constructor<?>[]：

Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();

// public modern.challenge.Pair(java.lang.Object,java.lang.Object)
System.out.println("Constructors: " + Arrays.toString(constructors));

要获取所有声明的构造器（例如，private和protected构造器），请调用getDeclaredConstructors()。搜索某个构造器时，调用getConstructor​(Class<?>... parameterTypes)或getDeclaredConstructor​(Class<?>... parameterTypes)。

类的所有字段都可以通过Class.getDeclaredFields()方法访问。此方法返回一个数组Field：

Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();

// final java.lang.Object modern.challenge.Pair.left
// final java.lang.Object modern.challenge.Pair.right
System.out.println("Fields: " + Arrays.toString(fields));

为了获取字段的实际名称，我们可以很容易地提供一个辅助方法：

public static List<String> getFieldNames(Field[] fields) { 
        

  return Arrays.stream(fields)
    .map(Field::getName)
    .collect(Collectors.toList());
}

现在，我们只收到字段的名称：

List<String> fieldsName = getFieldNames(fields);

// left, right
System.out.println("Fields names: " + fieldsName);

获取字段的值可以通过一个名为Object get(Object obj)的通用方法和一组getFoo()方法来完成（有关详细信息，请参阅文档）。obj表示static或实例字段。例如，假设ProcedureOutputs类有一个名为callableStatement的private字段，其类型为CallableStatement。让我们用Field.get()方法访问此字段，检查CallableStatement是否关闭：

ProcedureOutputs procedureOutputs 
  = storedProcedure.unwrap(ProcedureOutputs.class);

Field csField = procedureOutputs.getClass()
  .getDeclaredField("callableStatement"); 
csField.setAccessible(true);

CallableStatement cs 
  = (CallableStatement) csField.get(procedureOutputs);

System.out.println("Is closed? " + cs.isClosed());

如果只获取public字段，请调用getFields()。要搜索某个字段，请调用getField​(String fieldName)或getDeclaredField​(String name)。

类的public方法可以通过Class.getMethods()方法访问。此方法返回一个数组Method：

Method[] methods = clazz.getMethods();
// public boolean modern.challenge.Pair.equals(java.lang.Object)
// public int modern.challenge.Pair.hashCode()
// public int modern.challenge.Pair.compareTo(java.lang.Object)
// ...
System.out.println("Methods: " + Arrays.toString(methods));

为了获取方法的实际名称，我们可以快速提供一个辅助方法：

public static List<String> getMethodNames(Method[] methods) { 
        

  return Arrays.stream(methods)
    .map(Method::getName)
    .collect(Collectors.toList());
}

现在，我们只检索方法的名称：

List<String> methodsName = getMethodNames(methods);

// equals, hashCode, compareTo, wait, wait,
// wait, toString, getClass, notify, notifyAll
System.out.println("Methods names: " + methodsName);

获取所有声明的方法（例如，private、protected），调用getDeclaredMethods()。要搜索某个方法，请调用getMethod​(String name, Class<?>... parameterTypes)或getDeclaredMethod​(String name, Class<?>... parameterTypes)。

如果我们使用 JDK9 模块化，那么我们的类将生活在模块中。Pair类不在模块中，但是我们可以通过 JDK9 的Class.getModule()方法很容易得到类的模块（如果类不在模块中，那么这个方法返回null）：

// null, since Pair is not in a Module
Module module = clazz.getModule();

Pair类扩展了Tuple类，因此Tuple类是Pair的超类。我们可以通过Class.getSuperclass()方法得到，如下所示：

Class<?> superClass = clazz.getSuperclass();
// modern.challenge.Tuple
System.out.println("Superclass: " + superClass.getName());

从 JDK8 开始，我们可以获得特定类型名称的信息字符串。

此方法返回与getName()、getSimpleName()或getCanonicalName()中的一个或多个相同的字符串：

• 对于原始类型，它会为所有三个方法返回相同的结果：

System.out.println("Type: " + int.class.getTypeName()); // int

• 对于Pair，返回与getName()、getCanonicalName()相同的东西：

// modern.challenge.Pair
System.out.println("Type name: " + clazz.getTypeName());

• 对于内部类（比如Entry代表Pair，它返回与getName()相同的东西：