一、类加载器
1.1、类的加载
当程序要使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过加载,连接,初始化三步来实现对这个类进行初始化。
- 加载
- 就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。
- 任何类被使用时系统都会建立一个Class对象
- 连接
- 验证 是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致
- 准备 负责为类的静态成员分配内存,并设置默认初始化值
- 解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
- 初始化
- 就是我们以前讲过的初始化步骤
1.2、类初始化时机
- 创建类的实例
- 类的静态变量,或者为静态变量赋值
- 类的静态方法
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
- 初始化某个类的子类
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类
1.3、类加载器
- 负责将.class文件加载到内在中,并为之生成对应的Class对象。
- 虽然我们不需要关心类加载机制,但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行
1.4、类加载器的组成
- Bootstrap ClassLoader 根类加载器
- 也被称为引导类加载器,负责Java核心类的加载
- 比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中
- Extension ClassLoader 扩展类加载器
- 负责JRE的扩展目录中jar包的加载。
- 在JDK中JRE的lib目录下ext目录
System ClassLoader 系统类加载器
负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件,以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。
通过这些描述就可以知道我们常用的类,都是由谁来加载完成的。
到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了,那么,如果我们仅仅站在这些class文件的角度,我们如何来使用这些class文件中的内容呢?
这就是我们反射要研究的内容。
二、反射
2.1、概述
JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。
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。
2.2、Class类
首先,Class类是反射的基石。也是学习反射的入口。那么Class类又是如何理解呢?
我们知道Java是面向对象编程语言,一切皆对象。在学习面向对象的时候,我们第一步就是抽象,将共性的事物找出特点,进行分门别类,即:抽象成了一个模板,就是类。所以:
张三,李四,有共同的年龄,身高,体重,我们抽象成了一个Person类;
阿猫,阿狗,有共同的毛色,年龄,名字,我们抽象成了一个Animal类;
"Hello",“Spring”,都是有双引号引起来的,我们抽象成了一个String类;
......
思考:既然Java是面向对象的编程语言,就是把共同的特征抽象出来成为一个类,那么问题是:对于Person类、Animal类、String类,是不是也是一个东西呢,一个事物呢?很明显是的。那么问题又来了:对于这些类,有没有共同的特征呢?思考发现,是有的,比如说:它们都有所在的包、都有类名、都有属性,都有构造方法、都有普通方法。所以我们也应该对这些共性进行抽象,那么也应该用一个类来表示,这个类就是 Class。那么类中的共性特点,也有对应的类去表示。
属性,抽象为 Field类;
构造方法,抽象为 Constructor 类;
普通方法,抽象为 Method类;
包,抽象为 Package 类。
# 换句话说,Class的一个实例对象就对应着一个类。
2.3、获取Class对象的三种方式
2.3.1、说明
阅读API的Class类得知,Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。
package com.huawei.domain;
public class Person {
//成员变量
public String name;
public int age;
private String address;
//构造方法
public Person() {
System.out.println("空参数构造方法");
}
public Person(String name) {
this.name = name;
System.out.println("带有String的构造方法");
}
//私有的构造方法
private Person(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("带有String,int的构造方法");
}
public Person(String name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
System.out.println("带有String, int, String的构造方法");
}
//成员方法
//没有返回值没有参数的方法
public void method1(){
System.out.println("没有返回值没有参数的方法");
}
//没有返回值,有参数的方法
public void method2(String name){
System.out.println("没有返回值,有参数的方法 name= "+ name);
}
//有返回值,没有参数
public int method3(){
System.out.println("有返回值,没有参数的方法");
return 123;
}
//有返回值,有参数的方法
public String method4(String name){
System.out.println("有返回值,有参数的方法");
return "哈哈" + name;
}
//私有方法
private void method5(){
System.out.println("私有方法");
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]";
}
}
2.3.2、方式一
通过Object类中的getClass()方法。
public static void main(String[] args){
Person p = new Person();
Class clazz = p.getClass();
}
2.3.3、方式二
通过 类名.class 获取到字节码文件对象(任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单)。
public static void main(String[] args){
Class clazz = Person.class;
}
2.3.4、方式三
前两种你必须明确Person类型.
后面是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串。
public static void main(String[] args){
Class clazz = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
}
2.4、通过反射获取构造方法并使用
2.4.1、说明
在反射机制中,把类中的成员(构造方法、成员方法、成员变量)都封装成了对应的类进行表示。其中,构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法:
- 返回一个构造方法
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)
- 返回多个构造方法
public Constructor<?>[] getConstructors()
获取所有的public 修饰的构造方法public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
获取所有的构造方法(包含私有的)
2.4.2、示例
public class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
//获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");//包名.类名
//获取所有的构造方法
//Constructor[] cons = c.getConstructors();
Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();
for (Constructor con : cons) {
System.out.println(con);
}
System.out.println("------------------------");
//获取一个构造方法
//public Person()
Constructor con1 = c.getConstructor(null);
System.out.println(con1);
//public Person(String name)
Constructor con2 = c.getConstructor(String.class);
System.out.println(con2);
//private Person(String name, int age)
Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
System.out.println(con3);
//public Person(String name, int age, String address)
Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class,
int.class,
String.class);
System.out.println(con4);
}
}
2.4.3、操作1
通过反射方式,获取构造方法,创建对象。
获取构造方法,步骤如下:
- 获取到Class对象
- 获取指定的构造方法
- 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象
- public T newInstance(Object… initargs)
public class ConstructorDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,获取到Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");//包名.类名
//2,获取指定的构造方法
//public Person()
//Constructor con = c.getConstructor(null);
//public Person(String name, int age, String address)
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3,通过构造方法类中Constructor的方法,创建对象
//Object obj = con.newInstance(null);
Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨");
//显示
System.out.println(obj);
}
}
2.4.4、操作2
通过反射方式,获取私有构造方法,创建对象。
AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。
对于公共成员、默认(打包)访问成员、受保护成员和私有成员,在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法,或者创建和初始化类的新实例的时候,会执行访问检查。常用方法如下:
public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException
参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。相当于是:暴力访问。获取私有构造方法,步骤如下:
获取到Class对象
- 获取指定的构造方法
- 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法
- 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象
- public T newInstance(Object… initargs)
public class ConstructorDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,获取到Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");//包名.类名
//2,获取指定的构造方法
//private Person(String name, int age)
Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//3,暴力反射
con.setAccessible(true);//取消 Java 语言访问检查
//4,通过构造方法类中的功能,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23);
System.out.println(obj);
}
}
2.5、通过反射获取成员变量并使用
2.5.1、说明
在反射机制中,把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量:
- 返回一个成员变量
- public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量
- public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量
- 返回多个成员变量
- public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
- public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)
2.5.2、示例
public class FieldDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
//获取成员变量
//多个变量
//Field[] fields = c.getFields();
Field[] fields = c.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
System.out.println("-----------------");
//一个变量
//public int age;
Field ageField = c.getField("age");
System.out.println(ageField);
//private String address
Field addressField = c.getDeclaredField("address");
System.out.println(addressField);
}
}
2.5.3、操作1
通过反射,创建对象,获取指定的成员变量,进行赋值与获取值操作。
获取成员变量,步骤如下:
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法,创建对象
- 获取指定的成员变量(私有成员变量,通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问)
- 通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
- public void set(Object obj, Object value)
在指定对象obj中,将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值 - public Object get(Object obj)
返回指定对象obj中,此 Field 对象表示的成员变量的值
- public void set(Object obj, Object value)
public class FieldDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
//2,获取构造方法
//public Person(String name)
Constructor con = c.getConstructor(String.class);
//3,通过构造方法,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明");
//4,获取指定的成员变量
//public String name;
Field nameField = c.getField("name");
//public int age;
Field ageField = c.getField("age");
//private String address;
Field addressField = c.getDeclaredField("address");
addressField.setAccessible(true); //取消 Java 语言访问检查
//5,通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
//赋值
ageField.set(obj, 23);
addressField.set(obj, "凯利广场");
System.out.println("------------------------");
System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
}
}
2.6、通过反射获取成员方法并使用
2.6.1、说明
在反射机制中,把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法:
返回获取一个方法:
- public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)
获取public 修饰的方法 - public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)
获取任意的方法,包含私有的
参数1: name 要查找的方法名称; 参数2: parameterTypes 该方法的参数类型
- public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)
返回获取多个方法:
- public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法
- public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)
2.6.2、示例
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
//获取多个方法
//Method[] methods = c.getMethods();
Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}
System.out.println("-----------------------");
//获取一个方法:
//public void method1()
Method method = c.getMethod("method1", null);
System.out.println(method);
//public String method4(String name){
method = c.getMethod("method4", String.class);
System.out.println(method);
//私有方法
//private void method5()
method = c.getDeclaredMethod("method5", null);
System.out.println(method);
}
}
2.6.3、操作1
通过反射,创建对象,调用指定的方法。
获取成员方法,步骤如下:
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法,创建对象
- 获取指定的方法
- 执行找到的方法
- public Object invoke(Object obj, Object… args)
执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。
- public Object invoke(Object obj, Object… args)
public class MethodDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1, 获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
//2,获取构造方法
//public Person(String name, int age, String address){
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3,通过构造方法,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
//4,获取指定的方法
//public void method1() 没有返回值没有参数的方法
//Method m1 = c.getMethod("method1", null);
//public String method4(String name)
Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);
//5,执行找到的方法
//m1.invoke(obj, null);
Object result = m4.invoke(obj, "itcast");
System.out.println("result = " + result);
}
}
2.6.4、操作2
通过反射,创建对象,调用指定的private 方法。
获取私有成员方法,步骤如下:
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法,创建对象
- 获取指定的方法
- 开启暴力访问
- 执行找到的方法
- public Object invoke(Object obj, Object… args)
执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。
- public Object invoke(Object obj, Object… args)
public class MethodDemo3 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1, 获取Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");
//2,获取构造方法
//public Person(String name, int age, String address){
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3,通过构造方法,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
//4,获取指定的方法
//private void method5(){
Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null);
//5,开启暴力访问
m5.setAccessible(true);
//6,执行找到的方法
m5.invoke(obj, null);
}
}
2.7、通过Class直接创建实例对象
2.7.1、说明
刚才我们再去创建对象的时候,首先是获取了指定了构造方法,其实对于Class类来说,还提供了一种更为简单的方式直接创建对象。
2.7.2、示例
public class ConstructorDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,获取到Class对象
Class c = Class.forName("com.huawei.domain.Person");//包名.类名
//2,通过Class类中newInstance的方法,创建对象
Object obj = c.newInstance();
//显示
System.out.println(obj);
}
}
2.7.3、注意
此种方式创建对象,其实本质是通过无参构造的方式创建的,所以我们要确保Person类中是有无参构造的。
三、反射练习
3.1、泛型擦除
3.1.1、说明
思考,将已存在的`ArrayList<Integer>`集合中添加一个字符串数据,如何实现呢?
其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的,这种现象我们称为泛型的擦除。那么,我们可以通过反射技术,来完成向有泛型约束的集合中,添加任意类型的元素。
3.1.2、代码实现
public class ReflectTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//添加元素到集合
list.add(new Integer(30));
list.add(new Integer("12345"));
list.add(123);
//list.add("哈哈");//因为有泛型类型的约束
System.out.println(list);
//通过反射技术,实现添加任意类型的元素
//1, 获取字节码文件对象
//Class c = list.getClass();
//Class c = ArrayList.class;
Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");
//2, 找到add()方法
// public boolean add(E e)
Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);
//3, 执行add()方法
addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈");
System.out.println(list);
}
}
3.2、反射配置文件
3.2.1、说明
通过反射配置文件,运行配置文件中指定类的对应方法
读取Peoperties.txt文件中的数据,通过反射技术,来完成Person对象的创建
peoperties.txt文件内容如下:
className=com.huawei.domain.Person
methodName=method5
3.2.2、代码实现
public class ReflectTest2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 通过Properties集合从文件中读取数据
Properties prop = new Properties();
// 读取文件中的数据到集合中
prop.load(new FileInputStream("properties.txt"));
// 获取键所对应的值
String className = prop.getProperty("className");
System.out.println(className);
// 1,获取Person.class 字节码文件对象
Class c = Class.forName(className);
// 2,获取构造方法
// public Person(String name, int age, String address)
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
// 3,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中国");
System.out.println(obj);
// 4,获取指定的方法
// private void method5(){}
String methodName = prop.getProperty("methodName");
Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null);
// 5,开启暴力访问
m5.setAccessible(true);
// 6,执行找到的方法
m5.invoke(obj, null);
}
}