java反射机制
1. java反射机制概述
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。
1.1. 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
1.2. 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. 理解Class类并获取Class实例
2.1. 反射之前类的实例化操作
public class Person {private String name;public int age;@Overridepublic 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;}}
//反射之前,对于Person的操作@Testpublic 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}
2.2. 使用反射实现同上的操作
//反射之后,对于Person的操作@Testpublic 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);}
2.3. 通过反射调用类的私有结构
//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);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. 反射相关疑问
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。一开始在编译的时候不能确定要new哪个类的对象,在运行时才能确定。这时候就使用反射。
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?
两种技术看起来似乎有矛盾,封装性告诉我们私有的别的地方不能用,而反射呢告诉我们可以用私有的 这样看不就白封装了吗?但其实两者之间并不矛盾对于封装性我们设计一个类的时候 属性 方法 构造器等等 该私有的时候私有(private) 该 公共的时候公共(public)封装性给我们的启示是:当我们看到一个类写了一些私有的方法,一些公共的方法时 就告诉我们私有的方法就不要用了就用公共的方法就可以了 因为私有的方法可能类内部用了 这里体现了封装性。比如单例模式 你要想造对象 就不要用私有的构造器了 我已经把对象造好了直接用就行反射 告诉我们可以调 但是不建议调私有的方法,因为可能公共的方法更好 加了一些逻辑 。封装性解决的问题是 建议 调那个的问题 公共的调就可以了 私有的不要掉了就 私有的属性不建议你直接修改 建议你通过get set方法修改。反射解决的是能不能调的问题所以两者不矛盾。
2.5. 关于java.lang.Class类的理解
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。换句话说,Class的实例就对应着一个运行时类。
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。
2.6. 获取Class实例的方式
//获取Class的实例的方式(前三种方式需要掌握)@Testpublic void test3() throws ClassNotFoundException {//方式一:调用运行时类的属性:.classClass 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)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);}
2.7. 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实例可以是哪些结构的说明:@Testpublic void test4(){Class c1 = Object.class;Class c2 = Comparable.class;Class c3 = String[].class;Class c4 = int[][].class;Class c5 = ElementType.class;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();// 只要数组的元素类型与维度一样,就是同一个ClassSystem.out.println(c10 == c11);//true}
3. 类的加载与ClassLoader的理解
3.1. 类的加载过程(了解)
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。

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;// }
3.2. 类的加载器ClassLoader(了解)
@Testpublic void test1(){//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);ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();System.out.println(classLoader3);}
3.3. 使用ClassLoader加载配置文件(掌握)
/*Properties:用来读取配置文件。*/@Testpublic void test2() throws Exception {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);}
4. 创建运行时类的对象
@Testpublic void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {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);}
4.1. 体会反射的动态性
//体会反射的动态性@Testpublic void test2(){for(int i = 0;i < 100;i++){int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2String 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();}}}/*创建一个指定类的对象。classPath:指定类的全类名*/public Object getInstance(String classPath) throws Exception {Class clazz = Class.forName(classPath);return clazz.newInstance();}
5. 获取运行时类的完整结构
5.1. 获取当前运行时类的属性结构
/*** 获取当前运行时类的属性结构** @author shkstart* @create 2019 下午 3:23*/public class FieldTest {@Testpublic void test1(){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);}}//权限修饰符 数据类型 变量名@Testpublic void test2(){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();}}}
5.2. 获取当前运行时类的方法结构
/*** 获取运行时类的方法结构** @author shkstart* @create 2019 下午 3:37*/public class MethodTest {@Testpublic void test1(){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);}}/*@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{}*/@Testpublic 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();}}}
5.3. 获取当前运行时类的构造器
/*获取构造器结构*/@Testpublic void test1(){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);}}
5.4. 获取运行时类的父类
/*获取运行时类的父类*/@Testpublic void test2(){Class clazz = Person.class;Class superclass = clazz.getSuperclass();System.out.println(superclass);}
5.5. 获取运行时类的带泛型的父类
/*获取运行时类的带泛型的父类*/@Testpublic void test3(){Class clazz = Person.class;Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();System.out.println(genericSuperclass);}
5.6. 获取运行时类的带泛型的父类的泛型
/*获取运行时类的带泛型的父类的泛型代码:逻辑性代码 vs 功能性代码*/@Testpublic void test4(){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());}
5.7. 获取运行时类实现的接口
/*获取运行时类实现的接口*/@Testpublic 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);}}
5.8. 获取运行时类所在的包
/*获取运行时类所在的包*/@Testpublic void test6(){Class clazz = Person.class;Package pack = clazz.getPackage();System.out.println(pack);}
5.9. 获取运行时类声明的注解
/*获取运行时类声明的注解*/@Testpublic void test7(){Class clazz = Person.class;Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();for(Annotation annos : annotations){System.out.println(annos);}}
6. 调用运行时类的指定结构:属性、方法、构造器(掌握)
6.1. 如何操作运行时类中的指定的属性
/*不需要掌握*/@Testpublic void testField() throws Exception {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);}/*如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握*/@Testpublic void testField1() throws Exception {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));}
6.2. 如何操作运行时类中的指定的方法
/*如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握*/@Testpublic void testMethod() throws Exception {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);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);Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);System.out.println(returnVal);//null}
6.3. 如何操作运行时类中的指定的构造器
/*如何调用运行时类中的指定的构造器*/@Testpublic void testConstructor() throws Exception {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);}
7. 反射的应用:动态代理
7.1. 代理设计模式的原理
使用一个代理类对象将被代理对象包装起来, 然后用该代理对象取代被代理对象。任何对被代理对象的调用都要通过代理对象。代理类对象决定是否以及何时将方法调用转到被代理对象上。
7.2. 动态代理的概念
动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象(指的是被代理类对象)的方法,并且是在程序运行时 根据需要动态创建目标类的代理对象。
7.3. 静态代理举例
/*** 静态代理举例** 特点:代理类和被代理类在编译期间,就确定下来了。** @author shkstart* @create 2019 上午 10:11*/interface ClothFactory{void produceCloth();}//代理类class ProxyClothFactory implements ClothFactory{private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){this.factory = factory;}@Overridepublic void produceCloth() {System.out.println("代理工厂做一些准备工作");factory.produceCloth();System.out.println("代理工厂做一些后续的收尾工作");}}//被代理类class NikeClothFactory implements ClothFactory{@Overridepublic void produceCloth() {System.out.println("Nike工厂生产一批运动服");}}public class StaticProxyTest {public static void main(String[] args) {//创建被代理类的对象ClothFactory nike = new NikeClothFactory();//创建代理类的对象ClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);proxyClothFactory.produceCloth();}}
静态代理的缺陷
代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来,不利于程序的扩展
每一个代理类只能为一个接口服务,这样一来程序开发中必然产生过多的代理。最好可以通过一个代理类完成全部的代理功能
7.4. 实现动态代理需要解决的两个主要问题
问题一:如何根据加载到内存中的被代理类,动态的创建一个代理类及其对象。
通过Proxy.newProxyInstance()实现
问题二:当通过代理类的对象调用方法a时,如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。
通过InvocationHandler接口的实现类及其方法invoke()
7.5. 动态代理举例
package com.atguigu.java;import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;/**** 动态代理的举例** @author shkstart* @create 2019 上午 10:18*/interface Human{String getBelief();void eat(String food);}//被代理类class SuperMan implements Human{@Overridepublic String getBelief() {return "I believe I can fly!";}@Overridepublic void eat(String food) {System.out.println("我喜欢吃" + food);}}class HumanUtil{public void method1(){System.out.println("====================通用方法一====================");}public void method2(){System.out.println("====================通用方法二====================");}}/*要想实现动态代理,需要解决的问题?问题一:如何根据加载到内存中的被代理类,动态的创建一个代理类及其对象。问题二:当通过代理类的对象调用方法a时,如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。*/class ProxyFactory{//调用此方法,返回一个代理类的对象。解决问题一public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();handler.bind(obj);return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);}}class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值public void bind(Object obj){this.obj = obj;}//当我们通过代理类的对象,调用方法a时,就会自动的调用如下的方法:invoke()//将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {HumanUtil util = new HumanUtil();util.method1();//method:即为代理类对象调用的方法,此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法//obj:被代理类的对象Object returnValue = method.invoke(obj,args);util.method2();//上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。return returnValue;}}public class ProxyTest {public static void main(String[] args) {SuperMan superMan = new SuperMan();//proxyInstance:代理类的对象Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);//当通过代理类对象调用方法时,会自动的调用被代理类中同名的方法String belief = proxyInstance.getBelief();System.out.println(belief);proxyInstance.eat("四川麻辣烫");System.out.println("*****************************");NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);proxyClothFactory.produceCloth();}}
