静态语言 VS 动态语言

动态语言

是一类在运行时可以改变其结构的语言: 例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。
主要动态语言: Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。

静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。
Java不是动态语言，但Java可以称之为"准动态语言"。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制活得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

Java Reflection(反射)

Reflection(反射)的概念

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

Class c = Class.forName("java.lang.String");

1.正常方式: 引入需要的"包类"名称 ——> 通过new实例化 ——> 获取实例化对象
2. 反射方式: 实例化对象 ——> getClass()方法 ——> 得到完成的"包类"名称

Java反射机制研究及应用

Java反射机制提供的功能

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雷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

Java反射的优点和缺点

优点
1. 可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性
缺点
1. 对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以直接告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

反射相关的API

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

Class类

在Object类中定义了以下方法，此方法将被所有子类继承
对象照镜子后可以得到的信息: 某个类的属性、方法、构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型对象。一个Class对象包含了特定的某个结构(class/interface/enum/annotation/primivitive type(基本数据类型)/void/[])的有关信息。
1. Class本身也是一个对象
2. Class对象只能由系统建立
3. 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
4. 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个 .class文件
5. 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
6. 通过Class可以完整的得到一个类中的所有被加载的结构
7. Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象
以下方法的返回值类型是一个Class类型，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射，从程序的运行结果来看也很好理解，即: 可以通过对象反射求出类的名称。

public final native Class getClass();

哪些类型可以有Class对象
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 : 枚举类
5. annotation : 注解@interface
6. primitive type : 基本数据类型
7. void : Void对象

package com.reflection;
import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的class对象
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Runnable.class;
        Class<String[]> c3 = String[].class;
        Class<String[][]> c4 = String[][].class;
        Class<ElementType> c5 = ElementType.class;
        Class<Override> c6 = Override.class;
        Class<Integer> c7 = Integer.class;
        Class<Void> c8 = void.class;
        Class<Class> c9 = Class.class;
        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

    }
}

获取类的运行时结构

通过反射可以获取运行时类的完整结构
1. Field(全部的属性)
2. Method(全部的方法)
3. Constructor(全部的构造器)
4. SuperClass(所继承的父类)
5. Interface(实现的全部接口)
6. Annotation(注解)
案例

package com.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.reflection.User");
        //获取类的名称
        System.out.println(c1.getName());//获取全限定名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//获取简单类名

        System.out.println("=============================");
        //获取类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("Fields : " + field);
        }
        fields = c1.getDeclaredFields();//找到全部属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("DeclaredFields : " + field);
        }
        //获得指定的属性
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        System.out.println("=============================");
        //获取类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//获取本类和父类的所有public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("method : " + method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();//获取本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("DeclaredMethods : " + method);
        }

        //获取指定的方法
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        System.out.println(getName);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(setName);

        System.out.println("=============================");
        //获取类的构造方法
        Constructor<?>[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("constructor : " + constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("DeclaredConstructor : " + constructor);
        }
        //获取指定的构造器
        Constructor<?> constructor = c1.getConstructor(null);
        System.out.println(constructor);
    }
}

Class对象的作用

创建类的对象

调用Class对象的newInstance()方法
1. 类必须有一个无参数的构造器
2. 类的构造器访问权限要足够
没有无参构造器的情况下创建对象，只要明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去，才可以实例化对象
1. 通过Class的getDeclaredConstructors(Class...parameterTypes)方法获取本类的指定参数类型的构造器
2. 向构造器中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数
3. 通过Constructor实例化对象
4. 如果所使用的构造器为private私有的，需要使用constructor.setAccessible(true)来关闭安全检查

调用指定方法

通过反射,调用类中的方法，通过Method类完成
1. 通过Class类的getDeclaredMethod(String name, Class... parametersTypes)方法获取一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。
2. 之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。
3. 如果所要调用的类中方法为private私有的，需要使用method.setAccessible(true)来关闭安全检查
Object invoke(Object obj, Object[] args)
1. Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
2. 若原方法为静态方法，此时形参Object obj 可为null
3. 若原方法形参列表为空，则Object[] args可为null
4. 若原方法生命为prvate，则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法

setAccessible(true)

Method、Field、Contructor对象都有setAccessible()方法
setAccessible作用是启动和禁用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应该取消Java语言访问检查
1. 提高反射效率。如果代码中必须用反射，而该代码需要频繁调用。那么请设置为true
2. 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
参数值为false则指示反射对象应该实施Java语言访问检查
案例

package com.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//通过反射动态创建对象
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.reflection.User");
        //通过无参构造器创建对象
        User user = (User) c1.newInstance();
        System.out.println(user);
        //通过指定构造器创建对象
        Constructor<?> constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user1 = (User) constructor.newInstance("Vecal", 1, 18);
        System.out.println(user1);

        //通过反射调用普通方法
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user2, "Vecal");//通过invoke方法调用反射获取的方法
        System.out.println(user2.getName());

        //通过反射操作属性
        User user3 = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);//不能直接操作私有属性，此行代码可以关闭安全检测，我们就可以操作私有属性了
        name.set(user3, "Vecal");
        System.out.println(user3.getName());


    }
}

反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除
为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType,GenericArrayType,TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型
1. ParameterizedType : 表示一种参数化类型，比如Collection
2. GenericArrayType : 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
3. TypeVariable : 是各种类型变量的公共父接口
4. WildcardType : 代表一种通配符类型表达式
案例

package com.reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class Test9 {
    public void test01(Map<String,User> map, List<String> list){
        System.out.println("test02");
    }

    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Class c1 = Test9.class;
        Method method = c1.getDeclaredMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

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

        method = c1.getDeclaredMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();

        System.out.println(genericReturnType);
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }

    }
}

反射操作注解

可以通过类对象获取对应类的注解
1. 获取指定注解 : getAnnotation(String name)
2. 获取所有注解 : getAnnotations()
可以通过类对象获取对应的属性，在通过getAnnotation(Class annotationClass)获取属性的注解
可以通过类对象获取对应的方法，在通过getAnnotation(Class annotationClass)获取属性的注解
案例代码

package com.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

public class Test10 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.reflection.Student");
        //通过反射获取注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println("annotation : " + annotation);
        }

        //获取指定注解的值
        TabelVecal tabel = (TabelVecal) c1.getAnnotation(TabelVecal.class);
        System.out.println(tabel.value());
        
        //获取属性注解的值
        Field name = c1.getDeclaredField("id");
        FieldVecal annotation = name.getAnnotation(FieldVecal.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TabelVecal{
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldVecal{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

@TabelVecal(value = "db_student")
class Student{
    @FieldVecal(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FieldVecal(columnName = "db_age", type = "int", length = 3)
    private int age;
    @FieldVecal(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 4)
    private String name;
    
    //省略get/set/构造器/toString等
}

总结

获取类对象的五种方式:
1. 通过Class类的静态方法forname(类的全限定名)获取,参数是一个类的全限定名(包名+类名),此方法会抛出ClassNotFoundException。
```
Class<?> aClass = Class.forName("com.vecal.A");
```
1. 通过类的具体实例调用getClass()方法获取类，该方法是继承自Object类，因为Object类是所有类的父类，故所有对象均有此方法。
```
A a = new A();
Class<?> aClass = a.getClass();
```
1. 通过类的静态属性class获取，每个类都有一个默认的静态属性class，通过该属性可以获得当前类的类对象， 该方法最为安全可靠，程序性能最高。
```
Class<?> aClass = A.class;
```
1. 内置基本数据类型的包装类可以直接用类名.Type获取类对象。
```
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
```
1. 还可以利用ClassLoader获取类对象。
一个类在内存中只有一个Class对象
一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
代码案例

package com.reflection;

public class Test01 extends Object{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.reflection.User");
        System.out.println(c1);
        //方式1
        Class<?> c2 = Class.forName("com.reflection.User");
        //方式2
        User u = new User();
        Class<?> c3 = u.getClass();
        //方式3
        Class<?> c4 = User.class;

        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());

    }
}

class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;
    //省略get、set、toString、构造器等...
}