Java反射机制概述
- Reflection是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 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
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、Erlang
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，可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性
-
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
-
反射相关的主要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
理解Class类并获取Class实例
关于java.lang.Class类的理解
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，称为运行时类，此运行时类就作为Class的一个实例，即Class类的实例就对应着一个运行时类
加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间内，可以通过不同的方式来获取此运行时类
可以有Class对象的类型：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；3）[]：数组；4）enum：枚举；5）annotation：注解@interface；6）primitive type：基本数据类型；7）void
//获取Class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("com.kawhi.java.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
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.kawhi.java.Person");
System.out.println(clazz4);
System.out.println(clazz1 == clazz4);//true
}
创建类的对象的方式
1）new + 构造器 2）要创建Xxx类对象，可以考虑Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中查看是否有静态方法的存在，可以调用其静态方法，创建Xxx 3）通过反射
类的加载与ClassLoader的理解
public class ClassLoaderTest {
@Test
public void test2() throws Exception{
Properties pros = new Properties();
//读取配置文件的方式一
//此时文件默认在当前module下
FileInputStream fis = new FileInputStream("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);
}
}
创建运行时类的对象
//体会反射的动态性
@Test
public void test2(){
int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
String classPath = "";
switch(num){
case 0:
classPath = "java.util.Date";
break;
case 1:
classPath = "java.lang.Object";
break;
case 2:
classPath = "com.kawhi.java.Person";
break;
}
try {
Object obj = getInstance(classPath);
System.out.println(obj);
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/*
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 clazz = Class.forName(classPath);
return clazz.newInstance();
}
获取运行时类的完整结构
/**
* 获取当前运行时类的属性结构
*
* @author Marcus
* @create 2022-05-23 13:21
*/
public class FieldTest {
@Test
public void test1(){
Class clazz = 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 = clazz.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 = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields){
System.out.println(f);
}
}
//权限修饰符 数据类型 变量名
@Test
public void test2(){
Class clazz = Person.class;
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields){
//1.权限修饰符
int modifiers = f.getModifiers();
System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + "\t");
//2.数据类型
Class type = f.getType();
System.out.print(type.getName() + "\t");
//3.变量名
String fName = f.getName();
System.out.println(fName);
}
}
}
/**
* 获取运行时类的方法结构
*
* @author Marcus
* @create 2022-05-23 13:41
*/
public class MethodTest {
@Test
public void test1(){
Class clazz = Person.class;
//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 = clazz.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 = clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m : declaredMethods){
System.out.println(m);
}
}
/*
@Xxxxx
权限修饰符 返回值类型 方法名（参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}
*/
@Test
public void test2(){
Class clazz = Person.class;
Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m : declaredMethods){
//1.获取方法声明的注解
Annotation[] annos = m.getAnnotations();
for(Annotation a : annos){
System.out.println(a);
}
//2.获取权限修饰符
System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "\t");
//3.返回值类型
System.out.print(m.getReturnType().getName() + "\t");
//4.方法名
System.out.print(m.getName() + "(");
//5.形参列表
Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
if(!(parameterTypes == null || parameterTypes.length == 0)){
for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++){
if(i == parameterTypes.length - 1){
System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
break;
}
System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ", ");
}
}
System.out.print(")");
//6.抛出异常
Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
if(!(exceptionTypes == null || exceptionTypes.length == 0)){
System.out.print(" throws ");
for(int i = 0; i < exceptionTypes.length; i++){
if(i == exceptionTypes.length - 1){
System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
break;
}
System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ", ");
System.out.print(")");
}
}
System.out.println();
}
}
}
public class OtherTest {
/*
获取运行时类的构造器
*/
@Test
public void test1(){
Class clazz = Person.class;
//getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
Constructor[] constructors = clazz.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构造器
Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c : declaredConstructors){
System.out.println(c);
}
}
/*
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);
}
/*
获取运行时类带泛型的父类的泛型
*/
@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);
}
}
}
调用运行时类的指定结构
/*
如何操作运行时类中的指定属性 -- 需要掌握
*/
@Test
public void testField1() throws Exception{
Class clazz = Person.class;
//创建运行时类对象
Person p = (Person) clazz.newInstance();
//1.getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
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方法 -- 需要掌握
*/
@Test
public void testMethod() throws Exception {
Class clazz = Person.class;
//创建运行时类对象
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
*/
String chn =(String) show.invoke(p, "CHN");
System.out.println(chn);
System.out.println("*********************如何调用静态方法*********************");
//private static void showDesc()
Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
showDesc.setAccessible(true);
showDesc.invoke(Person.class);
}
反射的应用：动态代理
-
代理设计模式的原理
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要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上
-
动态代理是指客户通过代理类来调用其他对象的方法，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
-
动态代理相比于静态代理的优点
抽象角色中（接口）声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理，可以更加灵活统一的处理众多方法
/**
* 动态代理举例
*
* @author Marcus
* @create 2022-05-23 19:27
*/
interface Human{
String getBelief();
void eat(String food);
}
//被代理类
class SuperMan implements Human{
@Override
public String getBelief() {
return "I believe I can fly";
}
@Override
public void eat(String food) {
System.out.println("我喜欢吃" + food);
}
}
/*
要想实现动态代理需要解决的问题
1.如何根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象
2.通过代理类对象调用方法时，如何动态的调用被代理类的同名方法
*/
class ProxyFactory{
//调用此方法，返回一个代理类的对象 -- 解决问题一
public static Object getProxyInstance(Object obj){ //obj：被代理类对象
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.bind(obj);//调用bind()方法对handler进行初始化
Object proxy = Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),
obj.getClass().getInterfaces(), handler);
return proxy;
}
}
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;
}
//当通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
//将被代理类要执行的方法a的功能就声明在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，此方法也就作为被代理类对象要调用的方法
//obj:被代理类的对象
Object returnValue = method.invoke(obj, args);
//上述方法的返回值就作为当前类中invoke()的返回值
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);
//当通过代理类对象调用方法时，会自动调用被代理类中同名的方法
String belief = proxyInstance.getBelief();
System.out.println(belief);
proxyInstance.eat("hamburger");
NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);
proxyClothFactory.produceCloth();
}
}
