1、反射机制的概述

1.1、Java Reflection

》Reflection（反射）是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Reflection 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。我们可 以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看 到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。

1.2、动态语言 vs 静态语言

1、动态语言 是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以 被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。
主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。
2、静态语言 与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、 C++。

Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

1.3、Java反射机制研究及应用

Java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

1.4、反射相关的主要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
 … …

2、反射体验

2.1、实体类

public class Person {
    private String name;
    public int age;
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    private Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Person() {
        System.out.println("Person()");
    }
    public void show(){
        System.out.println("你好，我是一个人");
    }
    private String showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是：" + nation);
        return nation;
    }
}

2.2、反射前可以进行的操作

 //反射之前，对于Person的操作
    @Test
    public void test1() {
        //1.创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom", 12);
        //2.通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1.toString());
        p1.show();
        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
        //比如：name、showNation()以及私有的构造器
    }

2.3、反射可以进行的操作

 //反射之后，对于Person的操作
    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Class clazz = Person.class;
        //1.通过反射，创建Person类的对象
        Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Object obj = cons.newInstance("Tom", 12);
        Person p = (Person) obj;
        System.out.println(p.toString());
        //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p,10);
        System.out.println(p.toString());
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);
        System.out.println("*******************************");
        //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
        //调用私有的构造器
        Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //true:取消java语言访问检查，false：不取消java语言访问检查
        //无论是true或false均可访问
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);
        //调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1,"HanMeimei");
        System.out.println(p1);
        //调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation = (String) showNation.invoke(p1,"中国");//相当于String nation = p1.showNation("中国")
        System.out.println(nation);
    }

2.4、反射的两个疑问

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？
建议：直接new的方式。
什么时候会使用：反射的方式。 反射的特征：动态性
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？
不矛盾。

3、Class类的了解

1.类的加载过程：
    程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
    接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件
    加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此
    运行时类，就作为Class的一个实例。
2.换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
3.加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式
    来获取此运行时类。编译时，.class文件指挥加载一次。

3.1、获取Class实例的方式

前三种方式需要掌握，开发中推荐使用第三种方式。

        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);
        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)==》推荐
        Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz1 == clazz3);
        //方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz4);
        System.out.println(clazz1 == clazz4);

3.2、 哪些类型可以有Class对象？

（1）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
（2）interface：接口
（3）[]：数组
（4）enum：枚举
（5）annotation：注解@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void

Class c1 = Object.class;
Class c2 = Comparable.class;
Class c3 = String[].class;
Class c4 = int[][].class;
Class c5 = ElementType.class;//枚举类
Class c6 = Override.class;
Class c7 = int.class;
Class c8 = void.class;
Class c9 = Class.class;
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class c10 = a.getClass();
Class c11 = b.getClass();
// 只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
System.out.println(c10 == c11);

4、类的加载 与ClassLoader的理解

4.1、 类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类
进行初始化。

加载：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（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的 过程需要类加载器参与。
链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。
>验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题
>准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存 都将在方法区中进行分配。
>解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。
初始化：
>执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中 所有类变量的赋值动作 和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信 息的，不是构造该类对象的构造 器）。
>当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类 的初始 化。
>虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

public class ClassLoadingTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(A.m);
    }
}
class A {
    static {
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
}
//第二步：链接结束后m=0
//第三步：初始化后，m的值由<clinit>()方法执行决定
// 这个A的类构造器<clinit>()方法由类变量的赋值和静态代码块中的语句按照顺序合并
产生，类似于
// <clinit>(){
// m = 300;
// m = 100;
// }

4.2、 什么时候会发生类初始化？

类的主动引用（一定会发生类的初始化）
 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
 new一个类的对象  调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类
类的被动引用（不会发生类的初始化）
 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化
 当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
 引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常 量池中了）

4.3、 类加载器的作用

类加载器的作用：
 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JavaSE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。

4.4、ClassLoader 的理解

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的 类的加载器。

4.4.1、ClassLoader代码实现

        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
        //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。
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);
        //String类的加载器为引导类加载器，无法获取
        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3);

4.4.2、读取配置文件代码实现

1、jdbc.properties

username=张飞
password=123456

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

5、 创建运行时类的对象

   Class<Person> clazz = Person.class;
        /*
        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。
        要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
        1.运行时类必须提供空参的构造器
        2.空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public。
        在javabean中要求提供一个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.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器
         */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);

6、体验反射的动态性

程序运行结果出来时才知道其实例化的对象是谁

    for(int i = 0;i < 100;i++){
            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
            String classPath = "";
            switch(num){
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.atguigu.java.Person";
                    break;
            }
            try {
                Object obj = getInstance(classPath);
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

7、获取运行时类的完整结构

7.1、获取运行时类的属性

         Class clazz = Person.class;
        //获取属性结构
        //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
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for(Field f : fields){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            System.out.println(f);
        }

7.1.1、获取运行时类属性的内部结构

           Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");
            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.print(type.getName() + "\t");
            //3.变量名
            String fName = f.getName();
            System.out.print(fName);
            System.out.println();
        }

7.2、获取运行时类的方法

          Class clazz = Person.class;
        //getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的方法）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            System.out.println(m);
        }

7.2.1、获取运行时类方法的内部结构

   /*
    @Xxxx
    权限修饰符  返回值类型  方法名(参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}
     */
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            //1.获取方法声明的注解
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for(Annotation a : annos){
                System.out.println(a);
            }
            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "\t");
            //3.返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName() + "\t");
            //4.方法名
            System.out.print(m.getName());
            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length == 0)){
                for(int i = 0;i < parameterTypes.length;i++){
                    if(i == parameterTypes.length - 1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
                        break;
                    }
                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ",");
                }
            }
            System.out.print(")");
            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.print("throws ");
                for(int i = 0;i < exceptionTypes.length;i++){
                    if(i == exceptionTypes.length - 1){
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }
                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ",");
                }
            }
            System.out.println();
        }
    }

7.3、获取运行时类的构造器

          Class clazz = Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : constructors){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : declaredConstructors){
            System.out.println(c);
        }

7.4、获取运行时类的父类

         Class clazz = Person.class;
        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);

7.4.1、获取运行时类带泛型的父类

          Class clazz = Person.class;
        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);

7.4.2、获取运行时类带泛型的父类的泛型

        Class clazz = Person.class;
        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());

7.5、获取运行时类的接口、所在包和注解等

 /*
    获取运行时类实现的接口
     */
    @Test
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;
        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }
    }
    /*
        获取运行时类所在的包
     */
    @Test
    public void test6(){
        Class clazz = Person.class;
        Package pack = clazz.getPackage();
        System.out.println(pack);
    }
    /*
        获取运行时类声明的注解
     */
    @Test
    public void test7(){
        Class clazz = Person.class;
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation annos : annotations){
            System.out.println(annos);
        }
    }

8、调用运行时类中的指定结构

8.1、获取运行时类指定的属性

Creature：

public class Creature<T> implements Serializable {
    private char gender;
    public double weight;
    private void breath(){
        System.out.println("生物呼吸");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("生物吃东西");
    }
}

MyAnnotation:

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface {
    String value() default "hello";
}

MyInterface:

public interface MyInterface {
    void info();
}

Person:

@MyAnnotation(value="hi")
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<String>,MyInterface{
    private String name;
    int age;
    public int id;
    public Person(){}
    @MyAnnotation(value="abc")
    private Person(String name){
        this.name = name;
    }
     Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @MyAnnotation
    private String show(String nation){
        System.out.println("我的国籍是：" + nation);
        return nation;
    }
    public String display(String interests,int age) throws NullPointerException,ClassCastException{
        return interests + age;
    }
    @Override
    public void info() {
        System.out.println("我是一个人");
    }
    @Override
    public int compareTo(String o) {
        return 0;
    }
    private static void showDesc(){
        System.out.println("我是一个可爱的人");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", id=" + id +
                '}';
    }
}

8.1.1、方式一：getField(String fieldName)———>不推荐

         Class clazz = Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        //获取指定的属性：要求运行时类中属性声明为public
        //通常不采用此方法
        Field id = clazz.getField("id");
        /*
        设置当前属性的值
        set():参数1：指明设置哪个对象的属性   参数2：将此属性值设置为多少
         */
        id.set(p,1001);
        /*
        获取当前属性的值
        get():参数1：获取哪个对象的当前属性值
         */
        int pId = (int) id.get(p);
        System.out.println(pId);

8.1.2、方式二：getDeclaredField(String fieldName)—->掌握

        Class clazz = Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        //2.保证当前属性是可访问的
        name.setAccessible(true);
        //3.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");
        System.out.println(name.get(p));

8.2、获取运行时类指定方法

         Class clazz = Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
         */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);
        /*
        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
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
         */
        Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);
        //4、静态的属性也类似
        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");
        // private static void showDesc()
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);该方式也可以
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

8.3、获取运行时类指定构造器

         //通常用clazz直接调用newInstance()直接创建对象
        Class clazz = Person.class;
        //private Person(String name)
        /*
        1.获取指定的构造器
        getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
         */
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //2.保证此构造器是可访问的
        constructor.setAccessible(true);
        //3.调用此构造器创建运行时类的对象
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);