反射机制概述

关于反射的理解

Reflection(反射)是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于反射API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

  • 加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。

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反射机制提供的功能

  • 在运行时判断任意一个对象所属的类
  • 在运行时构造任意一个类的对象
  • 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
  • 在运行时获取泛型信息
  • 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  • 在运行时处理注解

  • 生成动态代理

    相关API

  • java.lang.Class：代表一个类

  • java.lang.reflect.Method：代表类的方法
  • java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
  • java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器
  • … …

代码举例

  1. public class ReflectionTest {
  4.     //反射之前，对于Person的操作
  5.     @Test
  6.     public void test1() {
  8.         //1.创建Person类的对象
  9.         Person p1 = new Person("Tom", 12);
  11.         //2.通过对象，调用其内部的属性、方法
  12.         p1.age = 10;
  13.         System.out.println(p1.toString());
  15.         p1.show();
  17.         //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
  18.         //比如：name、showNation()以及私有的构造器
  19.     }
  21.     //反射之后，对于Person的操作
  22.     @Test
  23.     public void test2() throws Exception{
  24.         Class clazz = Person.class;
  25.         //1.通过反射，创建Person类的对象
  26.         Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
  27.         Object obj = cons.newInstance("Tom", 12);
  28.         Person p = (Person) obj;
  29.         System.out.println(p.toString());
  30.         //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
  31.         //调用属性
  32.         Field age = clazz.getDeclaredField("age");
  33.         age.set(p,10);
  34.         System.out.println(p.toString());
  36.         //调用方法
  37.         Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
  38.         show.invoke(p);
  40.         System.out.println("*******************************");
  42.         //通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
  43.         //调用私有的构造器
  44.         Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
  45.         cons1.setAccessible(true);
  46.         Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
  47.         System.out.println(p1);
  49.         //调用私有的属性
  50.         Field name = clazz.getDeclaredField("name");
  51.         name.setAccessible(true);
  52.         name.set(p1,"HanMeimei");
  53.         System.out.println(p1);
  55.         //调用私有的方法
  56.         Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
  57.         showNation.setAccessible(true);
  58.         String nation = (String) showNation.invoke(p1,"中国");//相当于String nation = p1.showNation("中国")
  59.         System.out.println(nation);
  62.     }
  63.     //疑问1：通过直接new的方式或反射的方式都可以调用公共的结构，开发中到底用那个？
  64.     //建议：直接new的方式。
  65.     //什么时候会使用：反射的方式。 反射的特征：动态性
  66.     //疑问2：反射机制与面向对象中的封装性是不是矛盾的？如何看待两个技术？
  67.     //不矛盾。
  68. }

Class类的理解及获取Class的实例

Class类的理解

  • 一个Class对象包含了某个特定结构（class/interface/…）的有关信息
  • Class本身也是一个类，只能由系统建立对象
  • 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
  • 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
  • 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
  • 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构

  • Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

    获取Class类实例的四种方式

    1. public void test3() throws ClassNotFoundException {
    2.    //方式一：调用运行时类的属性：.class，该方法最为安全可靠，性能最高
    3.    Class clazz1 = Person.class;
    4.    System.out.println(clazz1);
    5.    //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
    6.    Person p1 = new Person();
    7.    Class clazz2 = p1.getClass();
    8.    System.out.println(clazz2);
    10.    //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath),可能抛出异常
    11.    Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
    12.    System.out.println(clazz3);
    14.    System.out.println(clazz1 == clazz2);
    15.    System.out.println(clazz1 == clazz3);
    17.    //方式四：使用类的加载器：ClassLoader
    18.    ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
    19.    Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
    20.    System.out.println(clazz4);
    22.    System.out.println(clazz1 == clazz4);
    23. }

    有Class对象的类型

  • class：外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类

  • interface：接口
  • []数组
  • enum：枚举
  • annotation：注解@interface
  • primitive type：基本数据类型
  • void

类的加载与ClassLoader

类的加载过程

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类加载的作用

  • 类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。
  • 类缓存：标准的SE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

类加载器的分类

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Java类编译、运行、执行的流程

image.png

获取类加载器

  1. public void test() {
  2.     //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
  3.     ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
  4.     System.out.println(classLoader);
  5.     //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
  6.     ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
  7.     System.out.println(classLoader1);
  8.     //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
  9.     //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
  10.     ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
  11.     System.out.println(classLoader2);
  13.     ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
  14.     System.out.println(classLoader3);
  15. }

使用ClassLoader加载配置文件

  1. Properties pros =  new Properties();
  2.     //此时的文件默认在当前的module下。
  3.     //读取配置文件的方式一：
  4.     //        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
  5.     //        FileInputStream fis = new FileInputStream("src\\jdbc1.properties");
  6.     //        pros.load(fis);
  8.     //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
  9.     //配置文件默认识别为：当前module的src下
  10.     ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
  11.     InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
  12.     pros.load(is);
  14.     String user = pros.getProperty("user");
  15.     String password = pros.getProperty("password");
  16.     System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);

应用一：创建运行时类的对象

代码举例

  1. Class<Person> clazz = Person.class;
  3. Person obj = clazz.newInstance();
  4. System.out.println(obj);

说明

newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

想要此方法正常的运行创建运行时类的对象，要求：

  1. 运行时类必须提供空参构造器
  2. 空参构造器需要具备足够的访问权限，通常设为public

在javabean中通常要求提供一个public的空参构造器。原因：

  1. 便于通过反射创建运行时类的对象
  2. 便于子类运行此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器

应用二：获取运行时类的完整结构

通过反射可以获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等。

获取属性

  1. public void test1(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     //getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
  4.     Field[] fields = clazz.getFields();
  5.     for(Field f : fields){
  6.         System.out.println(f);
  7.     }
  8.     System.out.println();
  9.     //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所属性。（不包含父类中声明的属性
  10.     Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
  11.     for(Field f : declaredFields){
  12.         System.out.println(f);
  13.     }
  14. }

获取方法

  1. public void test1(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     //getMethods():获取当前运行时类及其所父类中声明为public权限的方法
  4.     Method[] methods = clazz.getMethods();
  5.     for(Method m : methods){
  6.         System.out.println(m);
  7.     }
  8.     System.out.println();
  9.     //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所方法。（不包含父类中声明的方法
  10.     Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
  11.     for(Method m : declaredMethods){
  12.         System.out.println(m);
  13.     }
  14. }

获取构造器

  1. public void test1(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
  4.     Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
  5.     for(Constructor c : constructors){
  6.         System.out.println(c);
  7.     }
  8.     System.out.println();
  9.     //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所的构造器
  10.     Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
  11.     for(Constructor c : declaredConstructors){
  12.         System.out.println(c);
  13.     }
  14. }

获取运行时类的父类

  1. public void test2(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     Class superclass = clazz.getSuperclass();
  4.     System.out.println(superclass);
  5. }

获取运行时类的带泛型的父类

  1. public void test3(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
  4.     System.out.println(genericSuperclass);
  5. }

获取运行时类的带泛型的父类的泛型

  1. public void test4(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
  4.     ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
  5.     //获取泛型类型
  6.     Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
  7.     //System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
  8.     System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
  9. }

获取运行时类实现的接口

  1. public void test5(){
  2.         Class clazz = Person.class;
  3.         Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
  4.         for(Class c : interfaces){
  5.             System.out.println(c);
  6.         }
  7.         System.out.println();
  8.         //获取运行时类的父类实现的接口
  9.         Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
  10.         for(Class c : interfaces1){
  11.             System.out.println(c);
  12.         }
  13. }

获取运行时类所在的包

  1. public void test6(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     Package pack = clazz.getPackage();
  4.     System.out.println(pack);
  5. }

获取运行时类声明的注解

  1. public void test7(){
  2.     Class clazz = Person.class;
  3.     Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
  4.     for(Annotation annos : annotations){
  5.         System.out.println(annos);
  6.     }
  7. }

应用三：获取运行时类的指定结构

**

  1. public void testField1() throws Exception {
  2.     Class clazz = Person.class;
  4.     //创建运行时类的对象
  5.     Person p = (Person) clazz.newInstance();
  7.     //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
  8.     Field name = clazz.getDeclaredField("name");
  10.     //2.保证当前属性是可访问的
  11.     name.setAccessible(true);
  12.     //3.获取、设置指定对象的此属性值
  13.     name.set(p,"Tom");
  15.     System.out.println(name.get(p));
  16. }

调用指定的方法：

  1. public void testMethod() throws Exception {
  3.     Class clazz = Person.class;
  5.     //创建运行时类的对象
  6.     Person p = (Person) clazz.newInstance();
  8.     /*
  9.         1.获取指定的某个方法
  10.         getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  
  11.                             参数2：指明获取的方法的形参列表
  12.     */
  13.     Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
  15.     //2.保证当前方法是可访问的
  16.     show.setAccessible(true);
  18.     /*
  19.         3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
  20.         invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
  21.      */
  22.     Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
  23.     System.out.println(returnValue);
  25.     System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");
  27.     // private static void showDesc()
  29.     Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
  30.     showDesc.setAccessible(true);
  31.     //如果调用的运行时类中的方法没返回值，则此invoke()返回null
  32.     //Object returnVal = showDesc.invoke(null);
  33.     Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
  34.     System.out.println(returnVal);//null
  36. }

调用指定的构造器：

  1. public void testConstructor() throws Exception {
  2.     Class clazz = Person.class;
  4.     //private Person(String name)
  5.     /*
  6.     1.获取指定的构造器
  7.     getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
  8.      */
  10.     Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
  12.     //2.保证此构造器是可访问的
  13.     constructor.setAccessible(true);
  15.     //3.调用此构造器创建运行时类的对象
  16.     Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
  17.     System.out.println(per);
  19. }

应用四：动态代理