Java 反射

骑着小黑马
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Java reflection

  • 反射机制允许程序再执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如成员变量，构造器，成员方法等等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到
  • 加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为：反射

反射机制可以完成

  1. 在运行时判断任意一个对象的所属类
  2. 在运行时构造任意一个类的对象
  3. 在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
  4. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  5. 生成动态代理

相关的主要类

  1. java.lang.Class 代表一个类， Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
  2. java.lang.reflect.Method: 代表类的方法，Method对象表示某个类的方法。
  3. java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量
  4. java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法

反射优点和缺点

  1. 优点：可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去了底层支撑。
  2. 缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。

反射调用优化-关闭访问检查

  1. Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
  2. setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
  3. 参数值为true表示 反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率，参数值为false则表示反射的对象执行访问检查。

Class 类

  • Class也是类，因此也继承Object类
  • Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
  • 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一根，因此类只加载一次
  • 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可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API
  • Class对象是存放在堆中的
  • 类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括：方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）

传统new对象 是通过 Classloader 中的loadClass方法进行加载的。

  • 常用方法
方法名功能说明
static class forName(String name)返回指定类名name的Calss对象
Object newInstance()调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()返回此Class对象锁表示的实体（类、接口、数组类、基本类型等）名称
Class [] getInterfaces()获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()返回该类的加载器
Class getSuperclass()返回表示此Class所表示的实体的超类Class
Constructor[] getConstructors()返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[] getDeclareFields()返回Field对象的一个数组
Method getMethod (String name, Class ... paramTypes)返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

获取Class类对象

  1. 前提：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;
    应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类。
  1. 前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高 Class cls = Cat.class;
    应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象。
  1. 前提：已知某个类的实例，调用实例的getClass()方法获取Class对象， Class class = 对象.getClass();
    应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象。
  1. 其他方式 ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader(); Class class = cl.loadClass("类的全类名");
  1. 基本数据(int,char,boolean,float,double,byte,long,short)
    Class cls = 基本数据类型.class
  1. 基本数据类型对应的包装类，可以通过.type得到Class类对象
    Class cls = 包装类.TYPE

哪些类型有Class对象

  1. 外部类、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: 美剧
  5. annotation：注解
  6. 基本数据类型
  7. void

类加载

  • 反射机制是java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载。
  1. 静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强。
  2. 动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，则不报错，降低了依赖性
  • 类加载时机
  1. 当创建对象时（new）
  2. 当子类被加载时
  3. 调用类中的静态成员时
  4. 通过反射
  • 加载阶段

JVM在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源(可能是class文件、也可能是jar包、甚至网络)转化为二进制字节流加载到内存中，并生产一个代表该类的java.lang.Class对象

  • 连接阶段-验证
  1. 目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
  2. 包括：文件格式验证(是否以魔数 oxcafebabe开头)、元数据验证、字节码验证和符号引用验证
  3. 可以考虑使用 -Xverify:none 参数来关闭大部分的类的验证举措，缩短虚拟机类加载的时间。
  • 连接阶段-准备
  1. JVM会在该阶段对静态变量，分配内存并初始化（对应数据类型的默认初始值、如 0,0L， null，false等）。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。
  • 连接阶段-解析
  1. 虚拟机将常量池内的符号引用（相对的内存地址）替换为直接引用（物理内存地址）的过程
  • Initialization 初始化
  1. 到初始化阶段，才是真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行<clinit>() 方法的过程。
  2. <clinit>()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，依次自动手机类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并。
  3. 虚拟机会保证一个类<clinit>() 方法在多线程环境中被正确的加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程<clinit>()方法完毕。

java.lang.Class 类

  1. getName: 获取全类名
  2. getSimpleName：获取简单类名
  3. getFields：获取所有public修饰的属性，包含奔雷以及父类的
  4. getDeclaredFields：获取本类中所有属性
  5. getMethods：获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
  6. getDeclaredMethods：获取本类中所有方法
  7. getConstructors：获取所有public修饰的构造器，包含本类
  8. getDeclaredConstructors：获取本类中所有构造器
  9. getPackage: 以package形式返回包信息
  10. getSuperClass：以class形式返回父类信息
  11. getInterfaces：以class[] 形式返回接口信息
  12. getAnnotations: 以Annotation[] 形式返回注解信息

java.lang.reflect.Field类

  1. getModifiers：以int形式返回修饰符 【默认修饰符：0，public：1，private：2，protected：4，static：8，final：16】
  2. getType：以class形式返回类型
  3. getName：返回属性名

java.lang.reflect.Method类

  1. getModifiers：以int形式返回修饰符 【默认修饰符：0，public：1，private：2，protected：4，static：8，final：16】
  2. getReturn：以class形式获取返回值的类型
  3. getName：返回方法名
  4. getParameterTypes: 以Class[]返回参数类型数组

java.lang.reflect.Constructos类

  1. getModifiers：以int形式返回修饰符 【默认修饰符：0，public：1，private：2，protected：4，static：8，final：16】
  2. getName：返回构造器名
  3. getParameterTypes： 以 Class[] 返回参数类型数组

通过反射创建对象

  • 调用类中的public修饰无参构造器
  • 调用类中的指定构造器
  • class类相关方法
  1. newInstance: 调用类中的无参构造器，获取对应类的对象
  2. getConstructor(Class...): 根据参数列表，获取对应构造器对象
  3. getDecalaredConstructor(Class...): 根据参数列表，获取对应的构造器对象
  • Constructor类相关方法
  1. setAccessible: 爆破，使用反射可以访问private构造器
  2. newInstance(Object...)： 调用构造器

通过反射访问类中的成员

  • 访问属性
  1. 根据属性名获取Field对象 Field f = 对象.getDeclaredField(属性名);
  2. 爆破： f.setAccessible(true)
  3. 访问 f.set(Object) // 设置一个属性 f.get(Object) // 获取一个属性
  4. 如果是静态属性，则set和get中的参数o，可以写成null
  • 访问方法
  1. 根据方法名和参数列表获取Method方法对象：Method m = Class.getDeclaredMethod(方法名，XX.class);
  2. 获取对象： Object o = class.newInstance();
  3. 爆破： m.setAccessible(true);
  4. 访问：Object returnValue = m.invoke(o, 实参列表)；
  5. 如果是静态方法，则invoke的参数o,可以写成null;
  • 反射操作泛型
  1. 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类型转换的问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除。
  2. 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。

ParameterizedType: 表示一种参数化类型，比如说Collection<String>
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。
TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口。
WildcardType: 代表一种通配符类型表达式。

  • 反射操作注解

getAnnotations
getAnnotation

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