Java反射

反射的概述

1. 关于反射的理解

Reflection（反射）被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行器借助于Reflection API取地任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法

2. 体会反射机制的“动态性”

//体会反射的动态性
@Test
public void test2(){

    String classPath = "";
    for(int i = 0;i < 100;i ++){
        int num = new Random().nextInt(3);//0、1、2
        switch(num){
            case 0:
                classPath = "java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath = "java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath = "com.th1024.demo.Person";
                break;
        }

        try {
            Object instance = getInstance(classPath);
            System.out.println(instance);
        } 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<?> aClass = Class.forName(classPath);
    return aClass.newInstance();
}

3. 反射机制能提供的功能

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

在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

在运行时获取泛型信息

在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法

在运行时处理注解

生成动态代理

4. 相关API

java.lang.Class：反射的源头

java.lang.reflect.Method

java.lang.reflect.Field

java.lang.reflect.Constructor

...

Class类的理解与获取Class的实例

1. Class类的理解

1. 类的加载过程：
   程序经过javac.exe命令之后，会生成一个或多个字节码文件（.class结尾），接着使用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，加载到内存中的类就称为运行时类，此运行时类就作为Class的一个实例，换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类

2. 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，可以通过不同的方式获取该运行时类

2. 获取CLass类的几种方式

//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<Person> personClass = Person.class;
    System.out.println(personClass);
    
    //方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()
    Person p1 = new Person();
    Class<? extends Person> aClass = p1.getClass();
    System.out.println(aClass);

    //方式三：调用Class的静态方法--forName(String classPath)
    Class<?> aClass1 = Class.forName("com.th1024.demo.Person");
    System.out.println(aClass1);

    System.out.println(personClass == aClass);
    System.out.println(personClass == aClass1);

    //方式四：使用类的加载器--ClassLoader（了解）
    ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
    Class<?> aClass2 = classLoader.loadClass("com.th1024.demo.Person");
    System.out.println(aClass2);
    System.out.println(personClass == aClass2);
}

3. 总结：创建类的对象的方式？

方式一：new + 构造器

方式二：创建Xxx类的对象，可以考虑Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中的对应创建该类对象的静态方法

方式三：通过反射

4. Class实例可以是哪些结构的说明

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

6. primitive type：基本数据类型

7. void

了解ClassLoader

1. 类的加载过程---了解

1. 类的加载（Load）：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成
2. 类的链接（Link）：将类的二进制数据合并到JRE中
3. 类的初始化（initialize）：JVM负责对类进行初始化

2. 类的加载器的作用

• 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，然后再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，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，JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

3. 类的加载器的分类

• 引导类加载器：用C++编写，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取
• 扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或 -D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库
• 系统类加载器：负责java -D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

4. Java类编译、运行的执行的流程

源程序（*.java文件） ---> Java编译器 ---> 字节码（*.class文件） ---> 类加载器 ---> 字节码校验器 ---> 解释器 ---> 操作系统平台

5. 使用ClassLoader加载src目录下的配置文件

/*
    Properties：用来读取配置文件
     */
    @Test
    public void test2() throws IOException {
        Properties pros = new 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：
        //此时的文件默认在当前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);
        System.out.println(password);
    }

反射应用一：创建运行时类的对象

1. 代码举例

@Test
public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
    Class<Person> personClass = Person.class;

    Person p = personClass.newInstance();
    System.out.println(p);
}

2. 说明

newInstance()：调用此方法，创建对应的运行时类的对象，默认调用空参构造器

要求：

1. 运行时类必须提供空参的构造器

2. 空参的构造器访问权限不能过小，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，保证父类此构造器存在

反射应用二：获取运行时类的完整结构

通过反射，可以获取对应的运行时类的所有属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等

1. 典型代码

@Test
public void test1(){

    Class<Person> personClass = 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 = personClass.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 = personClass.getDeclaredFields();
    for(Field f : declaredFields){
        System.out.println(f);
    }
}

@Test
public void test1(){
    Class<Person> personClass = Person.class;

    //获取方法结构
    //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 = personClass.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 = personClass.getDeclaredMethods();
    for(Method m : declaredMethods){
        System.out.println(m);
    }
}

/*
    获取构造器结构
     */
    public void test1(){
        Class<Person> personClass = Person.class;
        //getConstructors()：获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor<?>[] constructors = personClass.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 = personClass.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : declaredConstructors){
            System.out.println(c);
        }
    }

    /*
    获取运行时类的父类
     */
    @Test
    public void test2(){
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Class<? super Person> superclass = personClass.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);

    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类
     */
    @Test
    public void test3(){
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Type genericSuperclass = personClass.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);

    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类的泛型

    代码：逻辑性代码 vs 功能性代码
     */
    @Test
    public void test4(){
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Type genericSuperclass = personClass.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());

    }

    /*
    获取运行时类实现的接口
     */
    @Test
    public void test5(){
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Class<?>[] interfaces = personClass.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class<?>[] interfaces1 = personClass.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }
    }

    /*
    获取运行时类所在的包
     */
    @Test
    public void test6(){
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Package aPackage = personClass.getPackage();
        System.out.println(aPackage);
    }

    /*
    获取运行时类声明的注解
    */
    @Test
    public void test7() {
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Annotation[] annotations = personClass.getAnnotations();
        for(Annotation a : annotations){
            System.out.println(a);
        }
    }
}

反射应用三：调用运行时类的指定结构

1. 调用指定的属性

/*
如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
 */
@Test
public void test2() throws Exception {
    Class<Person> personClass = Person.class;

    //创建运行时类的对象
    Person p = personClass.newInstance();
    //getDeclaredField(String name)：获取运行时类中指定变量名的属性
    Field name = personClass.getDeclaredField("name");

    //保证当前属性是可访问的
    name.setAccessible(true);

    //获取或设置属性的值
    name.set(p,"Tom");

    System.out.println(name.get(p));
}

2. 调用指定的方法

/*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void test3() throws Exception {
        Class<Person> personClass = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = personClass.newInstance();

        /*
        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 = personClass.getDeclaredMethod("show", String.class);

        //保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        /*
        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");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*************************");

        //调用静态方法：private static void showDesc()

        Method showDesc = personClass.getDeclaredMethod("showDesc");

        showDesc.setAccessible(true);
        //调用的运行时类中的方法若没有返回值，则invoke()返回null
        Object returnValue1 = showDesc.invoke(Person.class);
//        Object returnValue1 = showDesc.invoke(null);
        System.out.println(returnValue1);//null

    }

3. 调用指定的构造器

/*
如何调用运行时类的指定构造器
 */
@Test
public void test4() throws Exception{
    Class<Person> personClass = Person.class;
    //private Person(String name)
    /*
    获取指定的构造器
    getDeclaredConstructor()：参数--指明构造器的参数列表
     */
    Constructor<Person> constructor = personClass.getDeclaredConstructor(String.class);

    //保证此构造器是可访问的
    constructor.setAccessible(true);

    //调用此构造器创建运行时类的对象
    Person person = constructor.newInstance("Tom");
    System.out.println(person);

}

反射应用四：动态代理

1. 代理模式的原理

使用一个代理将对象包装起来，然后用该代理对象取代原始对象；任何对原始对象的调用都通过代理；代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上

2. 静态代理

• 举例

  实现Runnable接口的方法创建多线程

• 静态代理的缺点

  ① 代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来。不利于程序的扩展

  ② 每个代理类只能为一个接口服务，程序开发中会产生过多的代理

3. 动态代理的特点

动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象

4. 动态代理的实现

• 需要解决的两个主要问题

  问题一：如何根据加载到内存中的被代理类，动态地创建一个代理类及其对象？（通过Proxy.newProxyInstance()实现）
  问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态地去调用被代理类中的同名方法a？（通过InvocationHandler接口的实现类及其方法invoke()）

• 代码实现

  package com.th1024.demo;
  
  import java.lang.reflect.InvocationHandler;
  import java.lang.reflect.Method;
  import java.lang.reflect.Proxy;
  
  /**
   * 动态代理举例
   *
   * @author TuHong
   * @create 2021-02-10 14:57
   */
  
  interface Human{
      String getBelief ();
  
      void eat(String food);
  }
  
  //被代理类
  class SuperMan implements Human{
  
      @Override
      public String getBelief() {
          return "Peace And Love";
      }
  
      @Override
      public void eat(String food) {
          System.out.println("我喜欢吃" + food);
      }
  }
  
  class ProxyFactory{
      //调用此方法，返回一个代理类的对象--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;
      }
      //代理类对象调用方法a时，会自动调用如下的invoke()--问题二
      //将被代理类要执行的方法a的功能声明在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
          Object returnValue = method.invoke(obj,args);
  
          return returnValue;
      }
  }
  
  public class ProxyTest {
  
      public static void main(String[] args) {
  
          SuperMan superMan = new SuperMan();
          //proxyInstance：代理类的对象
          Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
  
          String belief = proxyInstance.getBelief();
          System.out.println(belief);
          proxyInstance.eat("辣椒炒肉");
      }
  }
  

体会反射的动态性

Java反射

原文：https://www.cnblogs.com/th1024/p/14420096.html