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JAVA反射机制概述

JAVA反射

一、JAVA反射机制概述

1.1 反射技术应用

1)是什么?(一组操作字节码对象的API)
2)优势/劣势? (优势:灵活-不能预知未来,但可以驾驭未来)
3)反射的起点?(Class类型的对象)

1.2 反射具体应用?

1)获取构造方法对象(Constructor),基于构造方法对象构建类的实例对象? 为什么不直接new呢?
2)获取类中属性(Field),进而获取属性值或为属性赋值.
3)获取类中的方法(Method),并通过反射技术调用方法.
4)获取类上的注解(Annotation),进而获取注解中内容.
5)获取类所在包,基于包找到指定包下的类,
记住:认知+彪悍执行==成功交付



1.3 静态 VS 动态语言

1.3.1 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。l

  • 主要动态语言:Object-C、C#、Javasoript、PHP、Python等。

1.3.2 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获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!

1.4 Java Reflection

      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借助于Reflection APl取得任何类的内部信息,并且能操作任意对象的内部属性以及方法。

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

    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。

在这里插入图片描述

1.4.1 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

1.4.2 Java反射优点和缺点

优点:➢可以实现动态创建对象和编译,体现出很大的灵活性
缺点:➢对性能有影响。使用反射基本上是一-种解释操作,我们可以告诉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。

package com.cy.java.oop;
//什么叫反射
public class lianxi extends Object {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的class对象
        Class c1=Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        System.out.println(c1);

        Class c2=Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        Class c3=Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        Class c4=Class.forName("com.kuang.reflection.User");

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

//实体类:pojo / ebtity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;
    public User(){
    }
    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
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二、理解Class类并获取Class类实例

在Object类中定义了以下的方法,此方法将被所有子类继承

  • public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个Class类,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。 在这里插入图片描述

2.1 CLass类

      对象照镜子后可以得到的信息:)某个类的属性、方法和构造器、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类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/])的有关信息。

➢ Class 本身也是一个类
➢ Class 对象只能由系统建立对象
➢ 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
➢ 一个Class对象对应的是一 个加载到JVM中的一个.class文件
➢ 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
➢ 通过Class可以完整地得到- -个类中的所有被加载的结构
➢ 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

2.2 Class类的常用方法

在这里插入图片描述 a)若已知具体的类,通过类的class属性获取,该方法最为安全可靠,程序性能最高。

Class clazz = Person.class;

b)已知某个类的实例,调用该实例的getClass)方法获取Class对象

Class clazz = person.getClass();

c) 已知一个类的全类名,且该类在类路径下,可通过Class类的静态方法forName()获取, 可能抛出ClassNotFoundException

Class clazz = Class forName("demo01.Student");

d)内置基本数据类型可以直接用类名.Type e)还可以利用ClassL oader我们之后讲解

package com.cy.java.oop;


//测试class类的创建方式有哪些
public class lianxi {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是:"+person.name);
        //方式一:通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二:forname获得
        Class c2 = Class.forName("com.cy.java.oop.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式三:通过类名.class获得
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //方式四:基本内置类型的包装类都有一个Type的属性
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //获得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }
}

class Person{
    public String name;
    public Person(){}

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

class Student extends Person{
    public Student(){
        this.name="学生";
    }
}

class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name="老师";
    }
}
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2.3 所有类型的Class类对象

//所有类型的Class
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
    Class c1 = 0bject.class; //类
    Class c2 = Comparable.class; //接口
    Class c3 = String[].class; //- 维数组
    Class c4 = int[][] .class; //二维数组
    Class c5 = override.class; //注解
    Class c6 = ElementType.class; //枚举
    Class c7 = Integer .class; // 基本数据类型
    Class c8 = void.class; //void
    Class c9 = Class.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) ;
    //只要元素类型与维度- -样,就是同一个Class.
    int[] a = new int[10] ;
    int[] b = new int [100] ;
    System.out. println(a. getClass() .hashCode());
    System. out. println(b. getClass() .hashCode());

  }
}

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三、类的加载与ClassLoader

3.1 JAVA内存分析

在这里插入图片描述

当程序主动使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

在这里插入图片描述

3.2 类加载与ClassLoader的理解

➢ 加载: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, 然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象.
➢ 链接: 将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

➢ 验证: 确保加载的类信息符合JVM规范,没有安全方面的问题
➢ 准备:正式为类变量(static) 分配内存并设置类变量默认初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配。
➢ 解析:虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程。

➢初始化:

➢ 执行类构造器 ()方法的过程。类构造器 ()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造 器是构造类信息的,不是构造该类对象的构造器)。
➢ 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行初始化,则需要先触发其父类的初始化。
➢ 虚拟机会保证一个类的< clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

public class Test05 {
   public static void main(String[] args) {
      Aa=newA();
      System. out. println(A.m) ;
      /*
       1.加载到内存,会产生一个类对应class对象
       2.链接,链接结束后m = 0
       3.初始化
       <clinit>(){
       System. out. println("A类静态代码块初始化");
       m =300;
       m = 100;
    }
       m =100
       */
      }
}
      class A{
      static {
      System. out. println("A类静态代码块初始化") ;
      m = 300;
      }
      /*
       m = 300
       m = 100
       */
      static int m = 100; .
      public A() {
      System. out. println("A类的无参构造初始化");
   }
}
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运行结果:

在这里插入图片描述

3.3 什么时候会发生类初始化?

➢ 类的主动引用(一定会发生类的初始化)
➢当虚拟机启动,先初始化main方法所在的类
➢new一个类的对象
➢调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
➢使用java.lang.reflect包的方法对类进行反 射调用
➢当初始化一个类,如果其父类没有被初始化,则先会初始化它的父类 类的被动引用(不会发生类的初始化)
➢当访问一个静态域时,只有真正声明这个域的类才会被初始化。如:当通过子类引用父类的静态变量,不会导 致子类初始化
➢通过数组定义类引用,不会触发此类的初始化
➢引用常量不会触发此类的初始化( 常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了)

3.4 类加载器的作用

➢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,然后在堆中生成一个代表这个类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,但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。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象.

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

public class Test07 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader .getSystemClassLoader() ;
        Sys tem.out .println(sys temClassLoader) ;
        //获取系统类加载器的父类加载器- -> 力“展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader . getParent() ;
        System. out . println(parent);
        //获取办展类加载器的父类加载器- -> 根加载器(C/c++)
        ClassLoader parent1 = parent. getParent() ;
        Sys tem. out . println(parent1) ;
        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Classi. forName ("com. kuang. reflection.Test07") . getClassLoader();
        System. out . println(classLoader);
        classLoader = Class . forName ("java.lang. 0bject") . getClassLoader();
        System. out .pr intln(classLoader);
        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System. out.pr intln(Sys tem. getProper ty("java. class.path"));
        //双亲委派机制
        // java. lang. string-->
        }
}
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四、创建运行时类的对象

4.1 获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构
Field、Method、 Constructor、 Superclass、 Interface、 Annotation

➢实现的全部接口
➢所继承的父类
➢全部的构造器
➢全部的方法
➢全部的Field
➢注解

public class Test08 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
      Class c1 = Class.forName("com. kuang. reflection.User") ;
      //获得类的名字
      System.out.println(c1. getName()); //获得包名 +类名
      Sys tem.out.println(c1. getSimpleName()); //获得类名
      
      //获得类的属性
      System.out.println("===============================");
      Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性
      fields = c1.getDeclaredFields(); // 找到全部的属性
      for (Field field : fields) {
      System.out.println(field);
      
      //获得指定属性的值
      Field name = c1.getDeclaredField( name: "name") ;
      System.out.println(name);
      
      //获得类的方法
      System.out.println("============================");
      Method[] methods = C1 . getMethods(); //获得本类及父类的全部public方法
      for (Method method : methods){
      System.out.println("正常的:"+method);
      }
      methods = C1.getDeclaredMethods();//获得本类的所有方法
      for (Method method : methods) {
      System.out.println("getDeclaredMethods :"'+method) ;
      }
      
      //获得指定方法
      //重载
      Method getName = c1. getMethod("getName", null);
      Method setName = c1. getMethod("setName",String.class);
      System.out.println(getName);
      System.out.println(setName);
      
      //获得指定的构造器
      System.out.println("===============================");
      Constructor [] constructors = C1.getConstructors() ;
      for (Constructor constructor : constructors) {
      System.out.println(constructor);
      }
      constructors = c1.getDeclaredConstructors() ;
      for (Constructor constructor : constructors) {
      System.out.println("#"+constructor) ;
      }
      
      //获得指定的构造器
      Constructor declaredConstructor = c1. getDeclaredConstructorp(String.class, int.class,int.class) ;
      System. out. println("指定:"+declaredConstructor);
     }     
}
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在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

4.2小结

在实际的操作中,取得类的信息的操作代码,并不会经常开发。

一定要熟悉java.lang.reflect包的作用,反射机制。
如何取得属性、方法、构造器的名称,修饰符等。

4.2.1 有了Class对象,能做什么?

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. 类的构造器的访问权限需要足够。

4.2.2 思考

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗?只要在操作的时候明确的调用类中的构造器,并将参数传递进去之后,才可以实例化操作。

步骤如下:

  1. 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class ...parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
  2. 向构造器的形参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

在这里插入图片描述

4.3 .获取运行时类的完整结构

//动态的创建对象,通过反射
public class Test09 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException,{
      //获得Class对象
      Class C1 = Class.forName ("com.cy.reflection.User");
      //构造一个对象
      //User user = (User)c1. newInstance(); //本质是 调用了类的无参构造器
      //System.out.println(user);
      
      //通过构造器创建对象
      //Constructor constructor = c1. getDeclaredConstructor (String.class, int.class, int.class) 
      //User user2 = (User)constructor.newInstance("清风",001, 18);
      //System.out.println(user2);
      
      //通过反射调用普通方法
      User user3 = (User )c1.newInstance();
      //通过反射获取一个方法
      Method setName = c1. getDeclaredMethod("setName", String.class);

      //invoke:激活
      //(对象,"方法的值")
      setName.invoke(user3,"清风");
      System.out.println(user3.getName());

       //通过反射操作属性.
      System.out.println("================="); 
      User user4 =(User)c1.newrnstance();
      Field name = c1.getDeclaredField("name");

      //不能直接操作私有属性,我们需要关闭程序的安全监测,属性或者方法的setAccessible(true);
      name.setAccessible(true); //true为关闭
      name.set(user4,"清风2");
      System.out.println(user4.getName()) ;

      }
}
复制代码
package com.cy.java.oop;

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

class Point{
    private int x;
    private int y;
    public Point(int x,int y){
        this.x=x;
        this.y=y;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Point{" +
                "x=" + x +
                ", y=" + y +
                '}';
    }
}

public class ReflectTests {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

        //1.通过反射构建Point类型的实例对象
        Class<?> c1=Class.forName("com.cy.java.oop.Point");
        //1.2基于字节码对象获取类的构造方法对象
        Constructor<?> constructor=c1.getConstructor(int.class,int.class);
        Object o1=constructor.newInstance(10,20);
        System.out.println(o1);
        //2.通过反射为point类实例的属性直接赋值
        Field f1 = c1.getDeclaredField("x");
        f1.setAccessible(true);//设置可访问
        f1.set(o1, 1000);//为point对象的f1属性赋值为1000
        System.out.println(o1);
        //3.通过反射调用point类的实例方法为属性赋值
        Method setMethod = c1.getDeclaredMethod("setX", int.class);
        setMethod.invoke(o1, 2000);//为o1对象的setMethod方法赋值为2000
        System.out.println(o1);
        //4.通过反射调用point类的get方法获取属性值.
        Method getMethod = c1.getMethod("getX");
        Object getResult = getMethod.invoke(o1);
        System.out.println(getResult);
    }
}

复制代码

4.4 setAccessible

Method和Field、Constructor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则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。

➢ 提高反射的效率。如果代码中必须用反射,而该句代码需要频繁的被调用,那么请设置为true。
➢使得原本无法访问的私有成员也可以访问
➢参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

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