JavaSE---15反射
该内容来源于学习尚硅谷java系列视频所作笔记，部分图来源于网上，侵权删
09 反射
9.1 概述
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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。
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Java反射机制提供的功能
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在运行时判断任意一个对象所属的类
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在运行时构造任意一个类的对象
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在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
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在运行时获取泛型信息
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在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
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在运行时处理注解
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生成动态代理
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反射相关的主要API
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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
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示例
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("Jon",18);
Person p = (Person) obj;
System.out.println(p.toString());
//2.通过反射，调用对象指定的属性和方法
//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);
9.1.1 反射的强大：调用类的私有结构
//通过反射，是可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
//调用私有的构造器
Constructor cons2 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
cons2.setAccessible(true);
Person p1 = (Person) cons2.newInstance("Tom");
System.out.println(p1);
//调用私有的属性
Field name = clazz.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(p1,"Jerry");
System.out.println(p1);
//调用私有的方法
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
showNation.setAccessible(true);
String nation = (String) showNation.invoke(p1,"China");
//相当于String nation = p1.showNation("China")
System.out.println(nation);
9.2 理解Class类并获取Class实例
关于java.lang.Class类的理解
1.类的加载过程：程序经过Javac.exe命令后，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的实例就对应着加载到内存中的一个运行时类。
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。(而不是创建，所以不同方法指向的都是一个对象)
获取Class实例
//方式一：
Class c1 = Person.class;
System.out.println(c1);
//方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
Person p1 = new Person();
Class c2 = p1.getClass();
System.out.println(c2);
//方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath) 体现反射的动态性
Class c3 = Class.forName("java.lang.String");
//c3 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(c3);
System.out.println(c1 == c2);//true
System.out.println(c1 == c3);//true
//方式四：使用类的加载器：ClassLoader(了解)
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class c4 = classLoader.loadClass("java.lang.String");
System.out.println(c4);
System.out.println(c1 == c4);
9.2.1 Class实例对应的结构
（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）primitivetype：基本数据类型
（7）void
Class s1 = Object.class;
Class s2 = Comparable.class;
Class s3 = String[].class;
Class s4 = int[][].class;
Class s5 = ElementType.class;
Class s6 = Override.class;
Class s7 = int.class;
Class s8 = void.class;
Class s9 = Class.class;
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class s10 = a.getClass();
Class s11 = 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(s10 == s11);
9.3 类的加载与ClassLoader的理解
9.3.1 类的加载
当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
9.3.2 ClassLoader
- 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。
9.3.3 使用ClassLoader加载配置文件Properties
//读取配置文件的方式一：
//此时的文件默认在当前的module下
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.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");
Properties properties = new Properties();
pros.load(is);
String user = pros.getProperty("user");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);
9.4 通过反射创建运行时类的对象
- 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。
- 要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
9.4.1 体会反射的动态性
运行时才知道创建的什么类的对象，体现了动态性
/**
* 通过反射创建对应的运行时类的对象
*/
public class NewInstanceTest {
@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 = "www.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();
}
}
9.5 获取运行时类的完整结构
9.5.1 一些类
1、Person类
@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="hello")
Person(String name){
this.name = name;
}
private Person(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
@MyAnnotation
private String show(String nation){
System.out.println("我来自" + nation + "星系");
return nation;
}
@Override
public void info() {
System.out.println("火星喷子");
}
public String display(String play){
return play;
}
@Override
public int compareTo(String o) {
return 0;
}
}
2、Creature类
public abstract class Creature <T> implements Serializable {
private char gender;
public double weight;
private void breath(){
System.out.println("太阳系");
}
public void eat(){
System.out.println("银河系");
}
}
3、MyInterface
public interface MyInterface {
void info();
}
4、MyAnnotation
@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
String value() default "hello world";
}
9.5.2 获取运行时类的属性
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);
}
//分别获取权限修饰符 数据类型 变量名
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");
System.out.println("+++++++++++++++++++++++++++");
//2.数据类型
Class type = f.getType();
System.out.print(type.getName() + "\t");
System.out.println("***************************");
//3.变量名
String fName = f.getName();
System.out.print(fName);
}
9.5.3 获取运行时类的方法的内部结构
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);
}
9.5.4 获取方法的注解、权限修饰符、返回值类型、方法名、形参列表、异常
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 + "KKKK");
}
//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[] pTs = m.getParameterTypes();
if(!(pTs == null && pTs.length == 0)){
for(int i = 0;i < pTs.length;i++){
if(i == pTs.length - 1){
System.out.print(pTs[i].getName() + " args_" + i);
break;
}
System.out.print(pTs[i].getName() + " args_" + i + ",");
}
}
System.out.print(")");
//6.抛出的异常
Class[] eTs = m.getExceptionTypes();
if(eTs.length > 0){
System.out.print("throws ");
for(int i = 0;i < eTs.length;i++){
if(i == eTs.length - 1){
System.out.print(eTs[i].getName());
break;
}
System.out.print(eTs[i].getName() + ",");
}
}
System.out.println("TQA");
}
9.5.5 获取运行时类的构造器结构
Class clazz = Person.class;
//getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器(不包含父类中的)
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);
}
9.5.6 获取运行时类的父类及父类的泛型
//父类
Class clazz = Person.class;
Class superclass = clazz.getSuperclass();
System.out.println(superclass);
//带泛型的父类
Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
System.out.println(genericSuperclass);
9.5.7 获取运行时类的接口、所在包、注解等
Class clazz = Person.class;
//接口
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
Package pack = clazz.getPackage();
System.out.println(pack);
//获取运行时类声明的注解
Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
for(Annotation annos : annotations){
System.out.println(annos);
}
9.6 调用运行时类的指定结构
9.6.1 调用运行时类中的指定属性
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);//从而可以操作private等属性
//3.获取、设置指定对象的此属性值
name.set(p,"Jam");
System.out.println(name.get(p));
Person类
@MyAnnotation(value="java")
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<String>,MyInterface{
private String name;
int age;
public int id;
public Person() {
}
@MyAnnotation(value="C++")
Person(String name){
this.name = name;
}
private Person(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
@MyAnnotation
private String show(String nation){
System.out.println("我来自" + nation + "星系");
return nation;
}
@Override
public void info() {
System.out.println("火星喷子");
}
public String display(String interests,int age) throws Exception{
return interests + age;
}
@Override
public int compareTo(String o) {
return 0;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", id=" + id +
'}';
}
}
9.6.2 调用运行时类中的指定方法
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("showDown");
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);//写不写都行
Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
System.out.println(returnVal);//null
9.6.3 调用运行时类中的指定构造器
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);
9.7 动态代理–反射的应用
interface Person{
String getBelief();
void eat(String food);
}
//被代理类
class Superman implements Person{
@Override
public String getBelief() {
return "I believe I can fly!";
}
@Override
public void est(String food) {
System.out.println("我喜欢吃" + food);
}
}
/**
* 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。Proxy.newProxyInstance
* 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。
* InvocationHandler实现类及invoke方法
*/
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 {
//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);
//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
Person proxyInstance = (Person)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.Object("四川麻辣烫");
System.out.println("+++++++++++++++++++");
NickTest fox = new NickTest();
ClothFactory ween = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(fox);
ween.produceCloth();
}
}