Java语言基础学习反射

一、Java反射机制的概述

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。

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

 … …

二、理解Class类并获取Class的实例

Class类的理解

 Class本身也是一个类

Class 对象只能由系统建立对象

一个加载的类在 JVM 中只会有一个Class实例

一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件

每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成

通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构

Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的 Class对象

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。

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：

@Test

public 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;//注解

    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

}

获取Class的实例(四种方法)

1）前提：若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠， 程序性能最高

实例：Class clazz = String.class;

2）前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象

实例：Class clazz =p.getClass();

3）前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方 法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException

实例：Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);

4）其他方式(了解)

ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();

Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

//获取Class的实例的方式（前三种方式需要掌握）

    @Test

    public void test3() 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)--->主要使用

        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);

    }

三  、了解类的加载器

1.类的加载概述

*.java源代码存放在磁盘中，源代码存储着程序执行的逻辑，要使用程序，就要通过javac编译器编译成.class文件；.class字节码文件存储着编译后虚拟机指令的二进制信息，该也存放在磁盘中；要想使用字节码文件就要通过类的加载器加载到Java虚拟机内存中。在Java虚拟机内存中的方法区就存放着字节码二进制数据，在堆区Java虚拟机就生成Class对象来引用字节码二进制数据。

2.类的加载、连接和初始化

一个类的生命周期就从类的加载、连接（验证、准备、解析）、初始化开始的。当Java程序中需要使用某个类时，虚拟机会保证这个类已经被加载、连接和初始化。而连接又包含验证、准备和解析这三个子过程，这个过程必须严格的按照顺序执行。

类的加载通过类的完全限定名(包名-类名)查找到此类的字节码文件；把字节码文件中的二进制数据读入到Java虚拟机内存的中，并存放在运行时数据区的方法区中；然后利用字节码文件创建一个Class对象，用来封装类在方法区中的数据结构，并存放在堆区中；这个过程就是由类的加载器完成的。

连接中的验证阶段，确保被加载类的正确性，符号虚拟机的要求；连接中准备阶段，仅为类的静态变量(static修饰的变量)分配内存，并将其初始化化默认值，比如：类中声明了static int num = 5，准备阶段只会将num初始化为0，num = 5为赋值操作，只会在初始化阶段进行赋值；连接中解析阶段，把类中的符号引用转化为直接引用。

初始化阶段为类的加载的最后阶段，若该类具有父类，类的加载器将会先加载父类的字节码并进行初始化，执行静态变量赋值，和静态代码块，成员变量也会被初始化。

3.类的加载器

类的加载是类加载器完成的。类加载器可以分为两种：第一种是Java虚拟机自带的类加载器，分别为启动类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。第二中是用户自定义的类加载器，是java.lang.ClassLoader的子类实例。

3.1虚拟机内置加载器

3.2类加载器的双亲委派机制

@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);

    }

四、通过反射创建对应的运行时类的对象

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法

要 求： 1）类必须有一个无参数的构造器。

2）类的构造器的访问权限需要足够。

@Test

    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {

        Class 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);

    }

举例体会反射的动态性

//体会反射的动态性

@Test

public void test2(){

    for(int i = 0;i < 100;i++){

        int num = new Random().nextInt(3);//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);

  return clazz.newInstance();

}

五、获取运行时类的完整结构

1.获取运行时类的属性及其内部结构

@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();

    }

}

2.获取运行时类的方法的内部结构

@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);

    }

}

3.获取运行时类的构造器结构

/*

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);

    }

}

六、调用运行时类的指 定结构

1.调用运行时类中的指定属性

/*

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

    name.set(p,"Tom");

    //name.set(Person.class,"Tom");//设置静态属性

    System.out.println(name.get(p));

    //System.out.println(name.get(Person.class));//获取静态属性

}

2.调用运行时类中的指定方法

@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

    }

3.调用运行时类中的指定构造器

/*

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);

}

七 、动态代理