Java——反射(reflection)详解

反射(reflection)

引出反射

1. 使用Propertier 类，可以读写配置文件

Propertier properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"))//原路径
String classfullPath = properties.get("classfullpath").toString();//得到类信息
String method = properties.get("method").toString();//得到方法信息
System.out.println("classfullpath="+ classfulllpath);
System,out.println("method="+ method);

2. 创建对象，传统的方法，行不通 ====> 反射机制
3. 使用反射机制解决

//(1)加载类，返回Class类型的对象cls
Class acalss = Class.forName(classfullpath);
//(2)通过 cls 得到你加载的类 Cat 的对象实例
Object o = cls.newInstance();
System.out.println(o.getClass());// 运行类型
//(3)通过 cls 得到你加载的类 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(methodName); 
//(4)通过method1 调用方法: 即通过方法对象来实现调用方法
method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法(), 反射机制 方法.invoke(对象)


说明：即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式的ocp原则(开闭原则:不修改源码，扩容功能)

Java Reflection

1. 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。
2. 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。通过这个对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过一个镜子看见类的结构，所以，形象的称之为：反射。
3. Java反射机制原理示意图

java反射机制可以完成

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
2. 在运行时构造任意一个类的对象
3. 在运行时的得到任意一个类所具有的成员变量和方法
4. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
5. 生成动态代理

反射相关的主要类：

1. java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
2. java.lang.reflect.Method:代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
3. java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量，Field对象表示某个类的成员变量
4. java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器

反射优点和缺点

1. 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。
2. 缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。

反射调用优化-关闭访问检查

1. Method和Field、Constructor对象都有setAccessible() 方法
2. setAccessible作用和禁用访问安全检查的开关
3. 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fasle则表示反射的对象执行访问检查

Class类

基本介绍

1. Class类也是类,因此也继承Object类
2. Class类对象不是new出来的,而是系统创建的
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
4. 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成的
5. 通过Class对象可以完整地得到一个类的完成结构,通过一系列API
6. Class对象时存放在堆的
7. 类的字节码二进制数据,是放在方法区的,有的地方称为类的元数据(包括 方法代码, 变量名, 方法名, 请求权限等等)

Class类的常用方法：

    String classAllPath = "reflection.Car";
    //获取到Car 类对应的 Class 对象
    // 表示不确定的java 类型
    Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
    //输出cls
    System.out.println(aClass); //显示aClass 对象，是哪个类的Class reflection.Car
    System.out.println(Class.class); //输出aClass 运行类型 java.lang.Class
    //3. 得到包名
    System.out.println(aClass.getPackage().getName());
    //4.全类名
    System.out.println(aClass.getName());
    //5.通过aClass 创建一个对象实例
    Car car =(Car) aClass.getConstructor().newInstance();
    System.out.println(car);
    //6. 通过反射获取属性 brand
    Field color = aClass.getField("color");
    System.out.println(color.get(car));
    //7. 通过反射给属性赋值
    color.set(car,"黄色");
    System.out.println(color.get(car));
    //8. 遍历所有属性
    System.out.println("====================");
    Field[] fields = aClass.getFields();
    for(  Field n : fields){
        System.out.println(n.getName());
    }

获取Class 对象:

public static void main(String[] args) throws Exception {

    //1.Class.forName
    String classAllPath = "reflection.Car";
    Class<?> aClass1 = Class.forName(classAllPath);
    Object o = aClass1.getConstructor().newInstance();
    Field color = aClass1.getField("color");
    System.out.println(color.get(o));
    //2. 类名.class
    Class carClass2 = Car.class;
    System.out.println(carClass2);
    //3.对象.getClass(),应用场景,有对象实例
    Car car = new Car();
    Class aClass3 = car.getClass();
    System.out.println(aClass3);
    //4.通过类的加载器(4中类加载器)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<?> aClass4 = classLoader.loadClass(classAllPath);
    System.out.println(aClass4);
    // 上四个均为同一个对象
    System.out.println(aClass1.hashCode());
    System.out.println(carClass2.hashCode());
    System.out.println(aClass3.hashCode());
    System.out.println(aClass4.hashCode());
    //5.基本数据类型(int,char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
    //Class aClass = 基本数据类型.class
    Class<Integer> integerClass = int.class;
    System.out.println(integerClass);
    Class<Character> characterClass = char.class;
    //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 aClass = 包装类.TYPE;
    Class<Integer> integerClass1 = Integer.class;
    System.out.println(integerClass1);
    Class<Boolean> booleanClass = Boolean.class;
}

拓展:哪些类型有Class对象

1. 外部类,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
6. 基本数据类型
7. void

类加载

基本说明

反射机制是java实现动态语言的关键,也就是通过反射实现类动态加载.

1. 静态加载:编译时加载相关的类, 如果没有则报错,依赖性太强
2. 动态加载: 运行时加载需要的类,如果运行时不用该类,则不报错,降低了依赖性 ( 反射动态加载)

类加载时机

1. 当创建对象时(new) //静态加载
2. 当子类被加载时 //静态加载
3. 调用类中的静态成员时 //静态加载
4. 通过反射 //动态加载

加载阶段

JVM 在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源(可能是class 文件、也可能是jar包,甚至网络) 转化为二进制字节流加载到内存中,并生成一个代表该类的java.lang.Class 对象

public int n1 = 10;
public static int n2 = 20;
public static final int n3 = 30;

// n1 是实例属性,不是静态变量,因此在准备阶段,是不会分配内存
// n2 是静态变量,分配内存 n2 是默认初始化 0,而不是20
// n3 是static final 是常量,他和静态变量不一样,因为一旦赋值就不变 n3 = 30

连接阶段-解析

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

Initialiaztion(初始化)

1. 到初始化阶段,才真正开始执行类中定义的java 程序代码,此阶段是执行 () 方法的过程
2. () 方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序,依次自动收集类中所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句,并进行合并.
3. 虚拟机会保证一个类的() 方法在多线程环境中被正确地加锁、同步、如果多个线程同时去初始化一个类,那么只会有一个线程去执行这个类的() 方法,其他线程都需要阻塞等待,知道活动线程执行() 方法完毕

通过反射获取类的结构信息

第一组:java.lang.Class 类

1. getName:获取全类名
2. getSimpleName:获取简单类名
3. getFields: 获取所有public 修饰的属性, 包含本类一级父类的
4. getDeclaredFields: 获取本类中所有属性
5. getMethods: 获取所有public 修饰的方法,包含本类以及父类的
6. getDeclaredMethods: 获取本类中所有方法
7. getConstructors: 获取所有public 修饰的构造器,包含本类所有public
8. getDeclaredConstructors: 获取本类中 所有的构造器
9. getPackage: 以Package 形式返回 包信息
10. getSuperClass: 以Class 形式返回父类信息
11. getInterfaces: 以Class[] 形式返回接口信息
12. getAnnotations: 以Annotation[] 形式返回注解信息

第二组: java.lang.reflect.Field 类

1. getModfiers:以int 形式返回修饰符

   [说明: 默认修饰符 是0, public 是1 ,private 是 2, protected 是4, static 是8 ,final 是 16]

2. getType:

3. 以Class 形式返回类型

4. getName: 返回属性名

通过反射创建对象

1. 方式一: 调用类中的public 修饰的无参构造器
2. 方式二: 调用类中的指定构造器
3. Class类相关方法

• newInstance : 调用类中的无参构造器, 获取对应类的对象
• getConstructor(Class…cls): 根据参数列表,获取对应的public 构造器对象
• getDecalaredConstructor(Class…cls ): 根据参数列表,获取对应的构造器对象

4. Constructor 类相关方法

• setAccessible: 暴破
• newInstance(Object…obj): 调用构造器

通过反射访问类中的成员

访问属性

1. 根据属性名获取Field对象

Field f = cls 对象.getDeclareField(属性名);

2. 暴力破解: f.setAccseeible(true); //f 是Field
3. 访问 f.set(o, 值); syso(f.get(o)); //o表示对象
4. 注意: 如果是静态属性,则set 和 get中的参数o, 可以写成null

        Class<?> aClass = Class.forName("reflection.Student");
        Object o = aClass.getConstructor().newInstance();
        System.out.println(o.getClass());
        //3.使用反射得到 age 属性
        Field age = aClass.getField("age");
        age.set(o,100);
        System.out.println(o);
        //4.使用反射操作name 属性
        Field name = aClass.getDeclaredField("name");
//        name.setAccessible(true);
        name.set(o,"Pink");// 因为name是static 属性,因此 o 也可以写出null
        System.out.println(o);

访问方法

1. 根据方法名和参数列表获取Method方法对象 : Method m = cls.getDeclaredMethod(方法名, xx.class);
2. 获取对象 : Object o = clazz.newInstance();
3. 暴破: m.setAccessible(true);
4. 访问: Object returnValue = m.invlke(o, 实参列表);
5. 注意: 如果是静态方法, 则invoke 的参数o, 也可以写成null;

        //1.得到Boss类对应的Class对象
        Class<?> aClass = Class.forName("reflection.Boss");
        //2.创建对象
        Object o = aClass.getConstructor().newInstance();
        //3. 得到hi方法对象
        Method hi = aClass.getMethod("hi", String.class);
        //4. 调用
        System.out.println(hi.invoke(o,"Tom"));
        //5.调用private static 方法
        Method declaredMethod = aClass.getDeclaredMethod("say", int.class, String.class,char.class);
        declaredMethod.setAccessible(true);
        System.out.println(declaredMethod.invoke(o,20,"Jack",'w'));
        //在反射中,如果方法有返回值,统一按照 Object 返回

应用案例

        Class<?> aClass = Class.forName("java.io.File");
        Constructor<?>[] declaredConstructors = aClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println("File类中的构造器为=" + declaredConstructor);
        }
        Constructor<?> declaredConstructor = aClass.getDeclaredConstructor(String.class);
        String FilePath ="E:\\myNew.txt";
        Object file = declaredConstructor.newInstance(FilePath);
        Method createNewFile = aClass.getMethod("createNewFile");//得到方法的对象
        createNewFile.invoke(file);