【Java基础】知识点九：反射
反射
- 反射机制概述
- 反射的具体使用
-
- 反射前后对类的具体操作对比
- 获取Class的实例的方式
- 创建运行时类的对象
- 获取运行时类的完整结构
-
- 获取属性结构
- 获取方法结构
- 获取其他结构
- 调用运行时类的指定结构
- 反射的应用：动态代理
反射机制概述
加载完类以后，在堆内存的方法区内产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），我们可以通过这个对象看到类的结构，将以上称之为反射。
反射： 实例化对象----->getClass()方法----->得到完整的“包类”名称
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
反射的具体使用
反射前后对类的具体操作对比
//定义一个需要使用的Person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;
}
}
public class ReflectionTest{
//反射之前对Person类的操作
@Test
public void testBeforeReflection(){
//1.创建Person类的对象
Person p1 = new Person("KAKA",38);
//2.通过对象，调用其内部的属性、方法
p1.age = 39;
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，
//如：Person类中的name属性、showNation()方法、以及私有的构造器
}
//反射之后对Person类的操作
@Test
public void testAfterReflection() 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("KAKA",38);
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
//①调用属性
File age = clazz.getDeclaredField("age");
age.set(p,39);
System.out.println(p.toString());
//②调用方法
Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
show.invoke(p);
//通过反射调用Person类的西游结构
//①调用私有的构造器
Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
cons.setAccessible(true);
Person p1 = (Person)cons1.newInstance("CR7");
System.out.println(p1);
//②调用私有的属性
Filed name = clazz.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(p1,"YangHe");
System.out.println(p1);
//③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);
}
}
获取Class的实例的方式
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。
@Test
//获取Class类的方法（共四种，前三种需要掌握）
public void testGetClass(){
//方式1：已知具体的类，通过类的class属性获取
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);
//方式2：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Person p1 = new Person();
Class clazz2 = p1.getCalss();
System.out.println(clazz2);
//方式3：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可以通过Class类的静态方法forName()获取
Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
System.out.println(clazz3);
//方式4：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);
}
//注意点：
@Test
public void testNote(){
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class clazz1 = a.getClass();
Class clazz2 = b.getClass();
//数组的元素类型和维度一样，就是同一个class
System.out.println(clazz1 = clazz2);
}
创建运行时类的对象
使用Class对象的newInstance()方法：
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。
通常要求提供一个空参的构造器原因：
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
@Test
public void testNewInstance(){
//创建运行时类的对象p
Class<Person> clazz = Person.class();
Person p = clazz.newInstance();
}
获取运行时类的完整结构
获取属性结构
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);
}
}
}
获取方法结构
public class MethodTest {
@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() + ",");
}
}
}
}
}
获取其他结构
public class OtherTest {
/*
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);
}
//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);
}
/*
获取运行时类的带泛型的父类的泛型
*/
@Test
public 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(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
}
/*
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);
}
//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);
}
}
}
调用运行时类的指定结构
public class ReflectionTest {
/*
如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
*/
@Test
public 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));
}
/*
如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
*/
@Test
public 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);
//*************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
}
//如何调用运行时类中的指定的构造器
@Test
public 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);
}
}
反射的应用：动态代理
动态代理：
客户通过代理类来调用其它对象的方法，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。
动态代理相比于静态代理的优点：
抽象角色中（接口）声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理，
这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。
//静态代理特点：代理类和被代理类在编译期间，就确定下来了。
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;
}
@Override
public 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{
@Override
public 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();
}
}
动态代理举例：
interface Human{
String getBelief();
void eat(String food);
}
//被代理类
class SuperMan implements Human{
@Override
public String getBelief() {
return "I believe I can fly!";
}
@Override
public 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
@Override
public 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("羊肉泡馍");
}
}