Java基础篇：反射

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Java反射机制概述

Java Reflection

动态语言 VS 静态语言

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，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。

Java反射机制研究及应用

• Java反射机制提供的功能
  1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
  2. 在运行时构造任意一个类的对象
  3. 在运行时判断任意一个类的所具有的成员变量和方法
  4. 在运行时获取泛型信息
  5. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  6. 在运行时处理注解
  7. 生成动态代理

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
• ……

理解Class类并获取Class实例

Class类

Class类的常用方法

反射的应用示例

• String str = “test4.Person”;
• Class clazz = Class.forName(str);
• Object obj = clazz.newInstance();
• Field field = clazz.getField(“name”);
• field.set(obj, “Peter”);
• Object name = field.get(obj);
• System.out.println(name);

获取Class类的实例（四种方法）

/*
    关于java.lang.Class类的理解
    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。
     */
    //获取Class的实例的方式（前三种方式需要掌握）
    @Test
    public void test() throws ClassNotFoundException {
     
        //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)
        Class clazz3 = Class.forName("com.htzw.java.Person");
        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.htzw.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz1 == clazz4);
    }

哪些类型可以有Class对象？

万事万物皆对象

 @Test
    public void test(){
     
        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Class
        System.out.println(c10 == c11);//true
    }

类的加载与ClassLoader的理解

类的加载过程

/**
 * 链接结束后m=0
 * 初始化后，m的值由()方法执行决定
 *  这个A的类构造器()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
 *  (){
 *  m = 300;
 *  m = 100;
 *  }
 */
public class ClassLoadingTest {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        System.out.println(A.m);// 100
    }
}

class A {
     
    static {
     
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
}

什么时候会发生类初始化？

ClassLoader

创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

• 实现的全部接口
• 所继承的父类
• 全部的构造器
• 全部的方法
• 全部的Field

获取当前运行时类的属性结构

@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 +
                '}';
    }
}

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");
    }
}


public interface MyInterface {
     
    void info();
}


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

public class FieldTest {
     

    @Test
    public 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
     */
    @Test
    public 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();
        }
    }
}

获取运行时类的方法结构

@Test
    public 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{}
     */
    @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();
        }
    }

获取其他信息

/*
    获取构造器结构
     */
    @Test
    public 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);
        }
    }

/*
    获取运行时类的父类
     */
    @Test
    public void test2() {
     
        Class clazz = Person.class;

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

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类
     */
    @Test
    public void test3() {
     
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
    }

 /*
    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);
        }
    }

小结

1. 在实际的操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发
2. 要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制
3. 如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等

调用运行时类的指定结构

调用指定的方法

调用指定的属性

关于setAccessible方法的使用