【Java自用】高级编程-8.反射机制
高级编程阶段的最后一章~~~~~~~~~ JavaSE终于要结束了。。。。。
Java的反射机制
一、反射的概述
1.本章的主要内容（红色需要掌握）
2.关于反射的理解
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间借助于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。
框架 = 反射 + 注解 + 设计模式。
3.体会反射机制的“动态性”
//体会反射的动态性
@Test
public void test2(){
for(int i = 0;i < 100;i++){
int num = new Random().nextInt(bound:3);// 边界为3的随机数：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();
}
}
}
/*
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); //获取Class实例
return clazz.newInstance(); //创建classPath所对应的类的实例 空参构造器
}
4.反射机制能提供的功能
- 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
5.相关API
java.lang.Class:反射的源头java.lang.reflect.Method方法java.lang.reflect.Field属性java.lang.reflect.Constructor构造器
…
代码举例：
构建一个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;
}
}
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结构。
//比如：name、showNation()以及私的构造器
}
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类的私结构的。比如：私的构造器、方法、属性
//调用私的构造器
Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
cons1.setAccessible(true);
Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
System.out.println(p1);
//调用私的属性
Field name = clazz.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(p1,"HanMeimei");
System.out.println(p1);
//调用私的方法
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);
}
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。封装性解决建议怎么调用的问题，反射解决能不能调用的问题。
二、Class类的理解与获取Class的实例
1.Class类的理解 java.lang.Class类
-
类的加载过程：
程序经过javac.exe（编译）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（运行）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。
-
万事万物皆对象？对象.xxx,File,URL,反射,前端、数据库操作
2.获取Class实例的几种方式：（前三种方式需要掌握）
//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.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); //判断地址值 指向同一个对象 true
3.总结：创建类的对象的方式?
- 方式一：new + 构造器
- 方式二：要创建Xxx类的对象，可以考虑：Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中查看是否有静态方法的存在。可以调用其静态方法，创建Xxx对象。
- 方式三：通过反射
4.Class实例可以是哪些结构的说明
-
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
-
interface：接口
-
[ ]：数组
-
enum：枚举
-
annotation：注解@interface
-
primitive type：基本数据类型
-
void
三、了解ClassLoader
1.类的加载过程----了解
2.类的加载器的作用
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。
3.类的加载器的分类
了解类的加载器
@Test
public 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);
}
/*
Properties：用来读取配置文件。
*/
@Test
public 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.Java类编译、运行的执行的流程
5.使用Classloader加载src目录下的配置文件
@Test
public 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);
}
四、反射的应用
一、创建运行时类的对象
1.代码举例
Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
2.说明
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，保证父类此构造器
二、获取运行时类的完整结构
（了解）
可以通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等。。。。
典型代码：
属性
@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所有父类中声明为 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();
}
}
方法：
@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);
}
/*
获取运行时类的带泛型的父类的泛型
代码：逻辑性代码 vs 功能性代码
*/
@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(actualTypeArguments[0].getTypeName());
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);
}
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);
}
}
三、调用运行时类的指定结构 （掌握）
调用指定的属性：
/*
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
//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
name.set(p,"Tom");
System.out.println(name.get(p));
}
调用指定的方法：
/*
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);
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
}
调用指定的构造器：(不需要掌握)
@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);
}
四、动态代理
1.代理模式的原理：
使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象。
任何对原始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上。
2.静态代理
2.1 举例：
实现Runnable接口的方法创建多线程。
Class MyThread implements Runnable{
} //相当于被代理类
Class Thread implements Runnable{
} //相当于代理类
main(){
MyThread t = new MyThread();
Thread thread = new Thread(t);
thread.start();//启动线程；调用线程的run()
}
2.2 静态代理的缺点：
① 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。
② 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。
3.动态代理的特点：
动态代理是指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。
4.动态代理的实现
4.1 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())
4.2 代码实现：
/**
* 动态代理的举例
*/
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====================");
}
}
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("四川麻辣烫");
System.out.println("*****************************");
NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);
proxyClothFactory.produceCloth();
}
}
体会：反射的动态性。
高级编程阶段结束啦~~~~
分享几句话：
学习的思维方式：
-
“大处着眼，小处着手”
-
逆向思维、反证法 List list2; List list1 = list2;
-
透过问题看本质
两句话：
-
小不忍则乱大谋
-
识时务者为俊杰
