Java 基础进阶篇（十七）：反射概述及获取对象的方式

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一、反射概述

反射是指对于任何一个Class类，在 “运行的时候”，不用创建对象，就可以直接得到这个类全部成分。

• 在运行时，可以直接得到这个类的构造器对象：Constructor
• 在运行时，可以直接得到这个类的成员变量对象：Field
• 在运行时，可以直接得到这个类的成员方法对象：Method

这种运行时动态获取类信息以及动态调用类中成分的能力称为 Java 语言的反射机制。

反射的作用：反射是在运行时获取类的字节码文件对象，然后可以解析类中的全部成分。
反射的关键：反射的第一步都是先得到编译后的 Class 类对象，然后就可以得到 Class 的全部成分。

注意：“类对象”和“类的对象”之间的区别，“类的对象”是 new 出来对象，而“类对象”是其本身，即 class 文件，是“类”类型。

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二、反射获取类对象

反射的第一步：获取 Class 类的对象。

三种方式：

Class c1 = Class.forName(“全类名");
Class c2 = 类名.class;
Class c3 = 对象.getClass();

举例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、Class类中的一个静态方法：forName(全限名：包名 + 类名)
        Class c = Class.forName("com.itheima.d2_reflect_class.Student");
        System.out.println(c); // Student.class

        // 2、类名.class
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1);

        // 3、对象.getClass() 获取对象对应类的Class对象。
        Student s = new Student();
        Class c2 = s.getClass();
        System.out.println(c2);
    }
}

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三、反射获取构造器对象

步骤：

获取构造器的方法：

Constructor类中用于创建对象的方法：

注：反射可以破坏封装性，私有的也可以执行了。

举例：

public class Student {
	private String name;
	private int age;
	
	// 构造器私有化
	private Student(){
	    System.out.println("无参数构造器执行！");
	}
	
	public Student(String name, int age) {
	    System.out.println("有参数构造器执行！");
	    this.name = name;
	    this.age = age;
	}
	...
}

@Test
public void getDeclaredConstructor() throws NoSuchMethodException {
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Student.class;
	
	// 2. 定位单个构造器对象 (按照参数定位到无参构造器)
	Constructor con = c.getDeclaredConstructor();
	System.out.println(con.getName() + " ==> " + con.getParameterCount()); // Student.class ==> 0
	
	// 3. 定位单个构造器对象 (按照参数定位到有参构造器)
	Constructor con1 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
	System.out.println(con1.getName() + " ==> " + con1.getParameterCount()); // Student.class ==> 2
}

@Test
public void getDeclaredConstructors(){
    // 1. 第一步：获取类对象
    Class c = Student.class;
    
    // 2. 提取类中的全部构造方法
    Constructor[] constructors = c.getDeclaredConstructors();
    
    // 3. 遍历构造器
    // 拿到所有的构造器
    for (Constructor con : constructors) {
        System.out.println(con.getName() + " ==> " + con.getParameterCount());
    }
}

暴力反射举例：

@Test
public void getDeclaredConstructor() throws Exception {
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Student.class;
	
	// 2. 定位单个构造器对象 (按照参数定位到无参构造器)
	Constructor con = c.getDeclaredConstructor();
	
	// 遇到私有的构造器对象，可以暴力反射
	con.setAccessible(true);
	Student student = (Student) con.newInstance();
	System.out.println(student); // Student{name='null', age=0}
}

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四、反射获取成员变量对象

步骤：

反射的第一步是先得到类对象，然后从类对象中获取类的成分对象。

Class类中用于获取成员变量的方法：

Field类中用于取值、赋值的方法：

注：某成员变量是非public的，需要打开权限（暴力反射），然后再取值、赋值。

举例：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public static String schoolName;
    public static final String  COUNTTRY = "中国";
	....
}

@Test
public void getDeclaredField() throws Exception {
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Student.class;
	
	// 2. 第二步：根据名称定位某个成员变量
	Field f = c.getDeclaredField("age");
	System.out.println(f.getName() +" ===> " + f.getType()); // age ===> int
}
 
@Test
public void getDeclaredFields(){
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Student.class;
	
	// 2. 第二步：根据名称定位某个成员变量
	Field[] fields = c.getDeclaredFields();
	
	// 3. 第三步：遍历
	for (Field field : fields) {
		System.out.println(field.getName() + " ==> " + field.getType());
		// name ==> class java.lang.String ...
	}
}

暴力反射举例：

@Test
public void setField() throws Exception {
	// 1. 第一步：反射第一步，获取类对象
	Class c = Student.class;
	
	// 2. 第二步：提取某个成员变量
	Field ageF = c.getDeclaredField("age");
	ageF.setAccessible(true); // 暴力打开权限
	
	// 3. 第三步：赋值
	Student s = new Student();
	ageF.set(s, 18);  // 相当于 s.setAge(18);
	System.out.println(s);
	
	// 4. 第四步：取值
	int age = (int) ageF.get(s);
	System.out.println(age);
}

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五、反射获取方法对象

步骤：

获取成员方法的方法：

Method类中用于触发执行的方法：

注：某成员方法是非 public 的，需要打开权限（暴力反射），然后再取值、赋值。

举例：

public class Dog {
    public void run(){
        System.out.println("狗跑的贼快~~");
    }
    private void eat(){
        System.out.println("狗吃骨头");
    }
    private String eat(String name){
        System.out.println("狗吃" + name);
        return "吃的很开心！";
    }
    public static void sleep(){
        System.out.println("狗在睡觉！");
    }
}

@Test
public void getDeclaredMethods(){
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Dog.class;
	
	// 2. 第二步：提取全部方法；包括私有的
	Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
	
	// 3. 第三步：遍历全部方法
	for (Method method : methods) {
	    System.out.println(method.getName() +" 返回值类型：" 
	            + method.getReturnType() + " 参数个数：" + method.getParameterCount());
	}
	// getName 返回值类型：String 参数个数：0 ...
}

暴力反射举例：

@Test
public void getDeclaredMethod() throws Exception {
	// 1. 第一步：获取类对象
	Class c = Dog.class;
	
	// 2. 第二步：提取单个方法对象
	Method eat = c.getDeclaredMethod("eat");
	Method eat2 = c.getDeclaredMethod("eat", String.class);
	
	// 暴力打开权限了
	eat.setAccessible(true);
	eat2.setAccessible(true);
	
	// 3. 第三步： 触发方法的执行
	Dog d = new Dog();
	// 注意：方法如果是没有返回值，那么返回的是null。
	Object result = eat.invoke(d); // 狗吃骨头
	System.out.println(result); // null
	
	Object result2 = eat2.invoke(d, "骨头"); // 狗吃骨头
	System.out.println(result2); // 吃的很开心！
}

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六、 反射的作用

6.1 绕过编译阶段为集合添加数据

绕过泛型约束：泛型只是在编译阶段可以约束集合只能操作某种数据类型，编译成Class文件后，进入运行阶段的时候，泛型会自动擦除。

反射是作用在运行时的技术，此时集合的泛型将不能产生约束了，此时是可以为集合存入其他任意类型的元素。

举例：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 需求：反射实现泛型擦除后，加入其他类型的元素
        ArrayList<String> lists1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> lists2 = new ArrayList<>();
        System.out.println(lists1.getClass() ==  lists2.getClass());  // true  ArrayList.class

        ArrayList<Integer> lists3 = new ArrayList<>();
        lists3.add(23);
        lists3.add(22);
        // lists3.add("黑马"); // 报错

        Class c = lists3.getClass(); // ArrayList.class  ===> public boolean add(E e)
        // 定位类对象 c 中的 add 方法
        Method add = c.getDeclaredMethod("add", Object.class); // 第二个参数代表此时 add方法中参数是任意类型
        boolean rs = (boolean) add.invoke(lists3, "黑马");
        System.out.println(rs); // true
        System.out.println(lists3); // [23, 22, 黑马]
	}
}

举例2：变量被赋值后，泛型也会被擦除

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 需求：反射实现泛型擦除后，加入其他类型的元素
        ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(23);
        list1.add(22);
        // list.add("黑马"); // 报错

        ArrayList list2 = list1;
        list2.add("白马");
        list2.add(false);
        System.out.println(list2);  // [23, 22, 白马, false]
    }
}

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6.2 通用框架的底层原理

需求：给定任意一个对象，在不清楚对象字段的情况可以，可以把对象的字段名称和对应值存储到文件中去。

public class MyBatisUtil {
    /**
     * 保存任意类型的对象
     */
    public static void save(Object obj){
        try (
                PrintStream ps = new PrintStream(new FileOutputStream("day11-oop/src/data.txt", true));
                ){
            // 提取到这个对象的全部成员变量，只有反射可以解决
            Class c = obj.getClass();  //   c.getSimpleName() 获取当前类名   c.getName() 获取全限名：包名+类名
            ps.println("================" + c.getSimpleName() + "================");

            // 提取到它全部成员变量
            Field[] fields = c.getDeclaredFields();

            // 获取成员变量的信息
            for (Field field : fields) {
                field.setAccessible(true);
                String name = field.getName();
                String value = field.get(obj) + "";
                ps.println(name + " ==> " + value);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        s.setName("猪八戒");
        s.setClassName("西天跑路1班");
        s.setAge(1000);
        s.setHobby("吃，睡");
        s.setSex('男');
        MyBatisUtil.save(s);

        Teacher t = new Teacher();
        t.setName("波仔");
        t.setSex('男');
        t.setSalary(6000);
        MyBatisUtil.save(t);
    }
}

测试结果：

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