Java笔记040-反射/反射机制、Class类
目录
反射(reflection)
一个需求引出反射
反射机制
Java反射机制原理图
Java反射机制可以完成
反射相关的主要类
反射机制的优点和缺点
反射调用优化-关闭访问检查
Class类
基本介绍
代码解释部分
类加载方法
应用实例：Class02.java
获取Class类对象
代码解释部分
哪些类型有Class对象
类加载
反射(reflection)
一个需求引出反射
- 根据配置文件re.properties指定信息，创建Cat对象并调用方法Cat
classfullpath=com.Cat method=hi - 这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式ocp原则(开闭原则：不修改源码，扩容功能)
- 快速入门
ReflectionQuestion.java
package com22.reflection.question;
import com22.Cat;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title ReflectionQuestion 反射问题的引入
* @package com22.reflection.question
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class ReflectionQuestion {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//根据文件配置 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
//传统的方式 new 对象 -》 调用方法
Cat cat = new Cat();
cat.hi();
//1.使用Properties类，可以读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src/re.properties"));
String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//com22.Cat
String method = properties.get("method").toString();//hi
System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
System.out.println("method=" + method);
//2.创建对象，传统方式不能解决该问题 =》 反射机制
//new classfullpath()
//3.使用反射机制解决
//(1)加载类，返回Class类型的对象cls
Class cls = Class.forName(classfullpath);
//(2)通过cls得到加载的类com22.Cat的对象实例
Object o = cls.newInstance();
System.out.println("o的运行类型="+o.getClass());//运行类型
//(3)通过cls得到加载的类com22.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象
// 即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 =cls.getMethod(method);
//通过method1调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
System.out.println("==============================");
method1.invoke(o);//传统方法 对象.方法() ， 反射机制 方法.invoke(对象)
}
}
Cat.java
package com22;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title Cat
* @package com22.reflection.question.com22
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class Cat {
private String name = "布偶";
public void hi() {//常用方法
System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {//常用方法
System.out.println(name + "喵喵喵");
}
}
re.properties文件
classfullpath=com22.Cat
method=hi反射机制
- Java Reflection
- 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（比如成员变量、构造器、成员方法等等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到。
- 加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到的类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为：反射
Java反射机制原理图
Java反射机制可以完成
- 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
- 在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
- 生成动态代理
反射相关的主要类
- java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在在堆中的对象
- java.lang.reflect.Method：代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
- java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
- java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造发方法，Constructor对象表示构造器
这些类在java.lang.reflection
代码说明
com22/reflection/question/ReflectionQuestion.java
package com22.reflection.question;
import com22.Cat;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title ReflectionQuestion 反射问题的引入
* @package com22.reflection.question
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class ReflectionQuestion {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//根据文件配置 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
//传统的方式 new 对象 -》 调用方法
Cat cat = new Cat();
cat.hi();
//1.使用Properties类，可以读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src/re.properties"));
String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//com22.Cat
String method = properties.get("method").toString();//hi
System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
System.out.println("method=" + method);
//2.创建对象，传统方式不能解决该问题 =》 反射机制
//new classfullpath()
//3.使用反射机制解决
//(1)加载类，返回Class类型的对象cls
Class cls = Class.forName(classfullpath);
//(2)通过cls得到加载的类com22.Cat的对象实例
Object o = cls.newInstance();
System.out.println("o的运行类型=" + o.getClass());//运行类型
//(3)通过cls得到加载的类com22.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象
// 即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 = cls.getMethod(method);
//(4)通过method1调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
System.out.println("==============================");
method1.invoke(o);//传统方法 对象.方法() ， 反射机制 方法.invoke(对象)
//java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
//得到name字段
//getField不能得到私有的属性
// Field name = cls.getField("name");
Field age = cls.getField("age");
System.out.println(age.get(o)); //传统写法 对象.成员变量，反射： 成员变量.get(对象)
//java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造发方法，Constructor对象表示构造器
Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造参数类型，返回无参构造器
System.out.println(constructor);
Constructor constructor1 = cls.getConstructor(String.class);//这里传入的String.class 就是String类的Class对象
System.out.println(constructor1);
}
}
com22/Cat.java
package com22;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title Cat
* @package com22.reflection.question.com22
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class Cat {
private String name = "布偶";
public int age = 10;//public 公有的
public Cat() {
}//无参构造器
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void hi() {//常用方法
System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {//常用方法
System.out.println(name + "喵喵喵");
}
}
运行结果
反射机制的优点和缺点
- 优点：可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑。
- 缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。
- 应用实例：Reflection02.java
反射调用优化-关闭访问检查
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是启动和禁止访问安全检查的开关
- 参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查
Reflection02.java
package com22.reflection;
import com22.Cat;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* @ClassName Reflection02
* @Description 测试反射调用的性能，和优化方案
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/10 11:38
* @Version 1.0
**/
public class Reflection02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
m1();
m2();
m3();
}
//传统方法来调用hi
public static void m1() {
Cat cat = new Cat();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
cat.hi();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m1() 耗时=" + (end - start));
}
//反射机制调用方法hi
public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Class aClass = Class.forName("com22.Cat");
Object o = aClass.newInstance();
Method hi = aClass.getMethod("hi");
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
hi.invoke(o);//反射调用方法
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m2() 耗时=" + (end - start));
}
//反射调用优化 + 关闭访问检查
public static void m3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Class aClass = Class.forName("com22.Cat");
Object o = aClass.newInstance();
Method hi = aClass.getMethod("hi");
hi.setAccessible(true);//在反射调用方法时，取消访问检查
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
hi.invoke(o);//反射调用方法
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m2() 耗时=" + (end - start));
}
}
com22.Cat.java
package com22;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title Cat
* @package com22.reflection.question.com22
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class Cat {
private String name = "布偶";
public int age = 10;//public 公有的
public Cat() {
}//无参构造器
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void hi() {//常用方法
// System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {//常用方法
System.out.println(name + "喵喵喵");
}
}运行结果
Class类
基本介绍
- Class也是类，因此也继承Object类【类图】
- Class类对象不是new出来的，而是系统创建的【演示】
- 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次【演示】
- 每个类的示例都会记得自己是由哪个Class实例所生成的
- 通过Class可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列的API
- Class对象是存放在堆的
- 类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为元数据（包括 方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）【示意图】
代码解释部分
Class01.java
package com22.reflection.Class_;
/**
* @ClassName Class01
* @Description 对Class类特点的梳理
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/10 19:25
* @Version 1.0
**/
public class Class01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//看看Class类图
//1.Class也是类，因此也继承Object类【类图】
//class
//2.Class类对象不是new出来的，而是系统创建的【演示】
//(1) 传统new对象
/* ClassLoader类
public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
*/
//Cat cat = new Cat();
//(2)反射方式，刚刚没有debug到ClassLoader类的loadClass，原因是，没有注销Cat cat = new Cat();
Class cls1 = Class.forName("com22.Cat");
/* ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
*/
//3.对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次【演示】
Class cls2 = Class.forName("com22.Cat");
System.out.println(cls1.hashCode());//使用hashCode验证
System.out.println(cls2.hashCode());
Class cls3 = Class.forName("com22.Dog");
System.out.println(cls3.hashCode());//不同类最终的hashCode不同
//4.每个类的示例都会记得自己是由哪个Class实例所生成的
//5.通过Class可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列的API
//6.Class对象是存放在堆的
//7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为元数据（包括 方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）【示意图】
}
}
Dog.java
package com22;
/**
* @ClassName Dog
* @Description test
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/11 16:50
* @Version 1.0
**/
public class Dog {
}
Cat.java
package com22;
/**
* @author 甲柒
* @version 1.0
* @title Cat
* @package com22.reflection.question.com22
* @time 2023/6/24 8:52
*/
public class Cat {
private String name = "布偶";
public int age = 10;//public 公有的
public Cat() {
}//无参构造器
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void hi() {//常用方法
// System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {//常用方法
System.out.println(name + "喵喵喵");
}
}运行结果hashCode对比
类加载方法
| 方法名 | 功能说明 |
| static Class forName(String name) | 返回指定类名name的Class对象 |
| Object newInstance() | 调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例 |
| getName() | 返回此Class对象所表示的实体（类、接口、数组、基本类型等） |
| Class [] getInterfaces() | 获取当前Class对象的接口 |
| ClassLoader getClassLoader | 返回该类的类加载器 |
| Class getSuperclass() | 返回此Class所表示的实体的超类Class |
| Constructor[] getConstructors() | 返回一个包含某些Constructor对象的数组 |
| Field[] getDeclaredFields() | 返回Field对象的一个数组 |
| Method getMethod(String name,Class ... paramTypes) | 返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType |
应用实例：Class02.java
package com22.reflection.Class_;
import com22.Car;
import java.lang.reflect.Field;
/**
* @ClassName Class02
* @Description 演示Class类的常用方法
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/11 17:30
* @Version 1.0
**/
public class Class02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
String classAllPath = "com22.Car";
//（1）获取到Car类 对应的 Class 对象
// 表示不确定的Java类型
Class cls = Class.forName(classAllPath);
//（2）输出cls
System.out.println(cls);//显示cls对象，是哪个类的Class对象应该输出 com22.Car
System.out.println(cls.getClass());//输出cls运行类型 java.lang.Class
//（3）得到包名
System.out.println(cls.getPackage().getName());//包名
//（4）得到全类名
System.out.println(cls.getName());//全类名
//（5）通过cls创建对象实例
Car car = (Car) cls.newInstance();
System.out.println(car);//car.toString()
//（6）通过反射获取属性 brand
Field clsField = cls.getField("brand");
System.out.println(clsField.get(car));//宝马 注意！如果brand是私有属性会报错
//（7）通过反射给属性赋值
clsField.set(car, "奔驰");
System.out.println(clsField.get(car));//奔驰
//（8）希望得到所有的属性（字段）
System.out.println("================所有的字段属性================");
Field[] fields = cls.getFields();
//使用增强for遍历取出
for (Field f : fields) {
System.out.println(f.getName());//名称
}
}
}
package com22;
/**
* @ClassName Car
* @Description TODO
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/11 17:33
* @Version 1.0
**/
public class Car {
public String brand = "宝马";//品牌brand
public int price = 500000;
public String color = "至尊黑";
@Override
public String toString() {
return "Car{" +
"brand='" + brand + '\'' +
", price=" + price +
", color='" + color + '\'' +
'}';
}
}
运行结果
获取Class类对象
GetClass_.java
- 前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可能通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException，
实例：Class cls1 = Class.forName("java.lang.Cat")；
应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类。
- 前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高，实例：Class cls2 = Cat.class;
应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象
- 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 = 对象.getClass();//运行类型
应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象
- 其他方式
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass("类的全类名");
- 基本数据（int，char，boolean，float，double，byte，long，short）按照如下方式得到Class类对象
Class cls = 基本数据类型.class
- 基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE 得到Class类对象
Class cls = 包装类.TYPE
代码解释部分
package com22.reflection.Class_;
import com22.Car;
/**
* @ClassName GetClass_
* @Description 演示得到Class对象的各种方法（6）
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/11 20:55
* @Version 1.0
**/
public class GetClass_ {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//1. Class.forName
String classAllPath = "com22.Car";//通过读取配置文件获取
Class cls1 = Class.forName(classAllPath);
System.out.println(cls1);
//2. 类名.class ，应用场景：用于参数传递
Class cls2 = Car.class;
System.out.println(cls2);
//3. 对象。=.getClass(), 应用场景，有对象实例
Car car = new Car();
Class cls3 = car.getClass();
System.out.println(cls3);
//4. 通过类加载【4种】来获取到类的Class对象
//(1)先得到类加载器 car
ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
//(2)通过类加载器得到Class对象
Class cls4 = classLoader.loadClass(classAllPath);
System.out.println(cls4);
//cls1,cls2,cls3,cls4其实是同一个对象
System.out.println("============cls1,cls2,cls3,cls4其实是同一个对象==========");
System.out.println(cls1.hashCode());
System.out.println(cls2.hashCode());
System.out.println(cls3.hashCode());
System.out.println(cls4.hashCode());
//5. 基本数据（int，char，boolean，float，double，byte，long，short）按照如下方式得到Class类对象
Class integerClass = int.class;
// Class characterClass = char.class;
// Class booleanClass = boolean.class;
System.out.println(integerClass);//int （自动装箱）
System.out.println("==============================");
//6. 基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE 得到Class类对象
Class type = Integer.TYPE;
Class type1 = Character.TYPE;//其他包装类（Byte/Short/Integer/Long/Float/Double/Boolean/Character）
Class type2 = Boolean.TYPE;
System.out.println(type);
// System.out.println(type1);
// System.out.println(type2);
System.out.println(integerClass.hashCode());
System.out.println(type.hashCode());//两种方式最终的hashCode相同
}
}
Car.java略 （同上）
运行结果
哪些类型有Class对象
如下类型有Class对象：
- 外部类，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
- 基本数据类型
- void
应用案例 AllTypeClass.java
应用案例：AllTypeClass.java
package com22.reflection.Class_;
import java.io.Serializable;
/**
* @ClassName AllTypeClass
* @Description 演示哪些类型有Class对象
* @Author 甲柒
* @Date 2023/9/11 22:21
* @Version 1.0
**/
public class AllTypeClass {
public static void main(String[] args) {
Class cls1 = String.class;//外部类
Class cls2 = Serializable.class;//接口
Class cls3 = Integer[].class;//数组
Class cls4 = float.class;//二维数组
Class cls5 = Deprecated.class;//注解
//枚举
Class cls6 = Thread.State.class;
Class cls7 = long.class;//基本数据类型
Class cls8 = void.class;//void 数据类型
Class cls9 = Class.class;//
System.out.println(cls1);
System.out.println(cls2);
System.out.println(cls3);
System.out.println(cls4);
System.out.println(cls5);
System.out.println(cls6);
System.out.println(cls7);
System.out.println(cls8);
System.out.println(cls9);
}
}
运行结果
