1. Java反射机制概述

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

2. 理解Class类并获取Class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。

通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性

• 疑问1：通过直接new的方式或反射的方式都可以调用公共的结构，开发中到底用那个？
  • 建议：直接new的方式。
• 疑问2：什么时候会使用：反射的方式。
  • 反射的特征：动态性
• 疑问3：反射机制与面向对象中的封装性是不是矛盾的？如何看待两个技术？
  • 不矛盾。

2.1 关于java.lang.Class类的理解

1. 类的加载过程：

   • 程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
   • 接着我们使用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，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。 (万事万物皆对象？对象.xxx,File,URL,反射,前端、数据库操作)

2. 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。

3. 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，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

2.2 获取Class的实例的方式

//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 clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);


        //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);

        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        Class clazz3 = Class.forName("javaref.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz1 == clazz2);//true
        System.out.println(clazz1 == clazz3);//true
        

        //方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz1 == clazz4);

    }

2.3 Class实例可以是哪些结构的说明：

public void test4(){
    Class c1 = Object.class;
    Class c2 = Comparable.class;
    Class c3 = String[].class;
    Class c4 = int[][].class;
    Class c5 = ElementType.class;
    Class c6 = Override.class;
    Class c7 = int.class;
    Class c8 = void.class;
    Class c9 = Class.class;

    int[] a = new int[10];
    int[] b = new int[100];
    Class c10 = a.getClass();
    Class c11 = b.getClass();
    // 只要数组的元素类型与维度一样，就是同一个Class
    System.out.println(c10 == c11);

}

3. 类的加载与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，作为方法区中类数据的访问入口（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的过程需要类加载器参与。
• 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，例如：以cafe开头，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。

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的类的加载器。

/*
    Properties：用来读取配置文件。

     */
    @Test
    public void test2() throws Exception {

        Properties pros =  new Properties();
        //此时的文件默认在当前的module下。
        //读取配置文件的方式一：
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("javaref\jdbc.properties");
//        pros.load(fis);

        //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
        //配置文件默认识别为：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 = " + user + ",password = " + password);



    }

4. 创建运行时类的对象♥

newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：

1. 运行时类必须提供空参的构造器
2. 空参的构造器的访问权限得够。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，保证父类有此构造器

Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);

5. 获取运行时类的完整结构

使用反射可以取得：

1.实现的全部接口

• public Class<?>[] getInterfaces()
  • 确定此对象所表示的类或接口实现的接口。

2.所继承的父类

• public Class<? Super T> getSuperclass()
  • 返回表示此 Class 所表示的实体（类、接口、基本类型）的父类的

Class。 3.全部的构造器

• public Constructor[] getConstructors()
  • 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。
• public Constructor[] getDeclaredConstructors()
  • 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。 Constructor类中：
• 取得修饰符: public int getModifiers();
• 取得方法名称: public String getName();
• 取得参数的类型：public Class<?>[] getParameterTypes(); 4.全部的方法
• public Method[] getDeclaredMethods()
  • 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法
• public Method[] getMethods()
  • 返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法

Method类中：

• public Class<?> getReturnType()取得全部的返回值

• public Class<?>[] getParameterTypes()取得全部的参数

• public int getModifiers()取得修饰符

• public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息 5.全部的Field

• public Field[] getFields()

  • 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。

• public Field[] getDeclaredFields()

  • 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。

Field方法中：

• public int getModifiers() 以整数形式返回此Field的修饰符
• public Class<?> getType() 得到Field的属性类型
• public String getName() 返回Field的名称。 6. Annotation相关
• get Annotation(Class annotationClass)
• getDeclaredAnnotations()

7.泛型相关

• 获取父类泛型类型：Type getGenericSuperclass()
• 泛型类型：ParameterizedType
• 获取实际的泛型类型参数数组：getActualTypeArguments()

8.类所在的包Package getPackage()

小 结：

1. 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。
2. 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
3. 如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等。

6. 调用运行时类的指定结构♥

//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
//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）

//获取运行时类的方法结构
//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
//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）

//获取运行时类的方法结构的内部结构
@Xxxx
权限修饰符  返回值类型  方法名(参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}

//获取构造器结构
//getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
//getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器

/*
获取运行时类的父类

 */
@Test
public void test2(){
    Class clazz = Person.class;

    Class superclass = clazz.getSuperclass();
    System.out.println(superclass);
}

/*
获取运行时类的带泛型的父类

 */
@Test
public void test3(){
    Class clazz = Person.class;

    Type genericSuperclass = clazz.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 clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.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 clazz = Person.class;

    Class[] interfaces = clazz.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 = clazz.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 clazz = Person.class;

    Package pack = clazz.getPackage();
    System.out.println(pack);
}

/*
    获取运行时类声明的注解

 */
@Test
public void test7(){
    Class clazz = Person.class;

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

重点：调用

/*
如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
 */
@Test
public void testField1() throws Exception {
    Class clazz = Person.class;

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

    //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
    //私有不可访问
    Field name = clazz.getDeclaredField("name");

    
    //2.保证当前属性是可访问的
    name.setAccessible(true);
    //3.获取、设置指定对象的此属性值
    name.set(p,"Tom");

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

/*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testMethod() throws Exception {

        Class clazz = Person.class;

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

        /*
        1.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 = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        /*
        3. 调用方法的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"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");

        // private static void showDesc()

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

    }

/*
如何调用运行时类中的指定的构造器
 */
@Test
public void testConstructor() throws Exception {
    Class clazz = Person.class;

    //private Person(String name)
    /*
    1.获取指定的构造器
    getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
     */

    Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

    //2.保证此构造器是可访问的
    constructor.setAccessible(true);

    //3.调用此构造器创建运行时类的对象
    Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
    System.out.println(per);

}

面试：描述一下JVM加载class文件的原理机制?

答：JVM中类的装载是由ClassLoader和它的子类来实现的,Java ClassLoader 是一个重要的Java运行时系统组件。它负责在运行时查找和装入类文件的类。