反射机制

提出一个问题

如何根据外部文件配置，指定对象和方法，在不修改源码的情况下，控制程序（符合开闭原则）

// 使用反射机制解决  
//(1) 加载类, 返回 Class 类型的对象 cls  
Class cls = Class.forName(classfullpath);  
//(2) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的对象实例  
Object o = cls.newInstance();  
System.out.println("o 的运行类型=" + o.getClass()); //运行类型是Cat
//(3) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象  
//在反射中， 可以把方法视为对象（万物皆对象）  
Method method1 = cls.getMethod(methodName);  
//(4) 通过 method1 调用方法: 即通过方法对象来实现调用方法    
method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法() , 反射机制 方法.invoke(对象)

反射机制是什么

反射机制允许程序在执行期间，借助ReflectionAPI获取任何类的内部信息，比如成员变量，构造器，成员方法等，并能操作对象的属性和方法。反射在设计模式和底层框架中都会用到。

反射机制原理

加载完类后，在堆中产生了一个Class类型的对象，一个类对应一个对象。这个对象包含了类的完整结构信息，通过这个对象可以获得类的结构，这个Class对象就像一面镜子，透过镜子可以看到类的完整信息，所以，形象的称为反射。

原理图：

编译阶段	Class类加载阶段	运行阶段
javac将代码编译成字节码文件	类加载器(ClassLoader)将字节码放在堆	-->new Cat()
Cat.java --> Cat.class	--> Class对象	<-- cat找Class对象

反射机制的作用

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
在运行时得到任意一个类所具有的成员方法
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法

反射机制相关类

java.lang.Class：Class对象表示类加载后在堆中的对象
java.lang.reflect.Method：Method对象表示类的方法
java.lang.reflect.Field：Field对象表示类的成员变量

Field nameField = cls.getField("age"); // 不能得到私有的成员变量
System.out.println(nameField.get(o)); // 传统写法 对象.成员变量 , 反射 : 成员变量对象.get(对象)

java.lang.reflect.Constructor：Constructor对象表示类的构造器

Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造器参数类型, 返回无参构造器  
System.out.println(constructor);//Cat()

Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class); 
// String.class是String类的Class 对象  
System.out.println(constructor2);//Cat(String name)

这些类在java.lang.reflection

反射机制的优点和缺点

优点：可以在运行时动态创建和使用对象，没有反射机制，框架失去底层技术支撑
缺点：反射基本是解释执行，所以执行速度比较慢

优化

关闭访问检查
Method\Field\Constructor都有setAccessible(boolean)方法，调用之前设置为true
优化前：

Class cls = Class.forName("com.hspedu.Cat");  
Object o = cls.newInstance();  
Method hi = cls.getMethod("hi");  
hi.setAccessible(true);//在反射调用方法时，取消访问检查  
long start = System.currentTimeMillis();  
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {  
hi.invoke(o);//反射调用方法  
} lo  
ng end = System.currentTimeMillis();  
System.out.println("m3() 耗时=" + (end - start));

Class类

基本概念

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，在内存中只有一份，因为类只加载一次。

// 反射方式
Class acat = Class.forName("com.hsp.Cat");
// 仍然通过ClassLoader加载对象
// ClassLoader.loadClass(String name)  name:"com.hsp.Cat"

Class cat1 = Class.forName("com.hsp.Cat")和Class cat2 = Class.forName("com.hsp.Cat")，cat1和cat2是同一个对象

每个实例都会有对应的Class类对象的信息，因此可以利用Class对象，得到一个类的完整结构
Class类是存放在堆的，类的二进制字节码是存放在方法区的，也称为类的元数据

常用方法

static Class forName(String name)
返回Class类，输出结果如下图

直接输出? 会显示是哪个类的Class对象
cls.getClass() Class com.hsp.Car
如何得到运行类型?
cls.getClass() Class java.lang.Class
如何得到包名?
cls.getPackage().getName() com.hsp
如何得到全类名?
cls.getName() com.hsp.Car

Object newInstance() 创建对象

如何得到对象属性，并设置属性值？
getField() 如何获取对象的所有属性？

获取Class类对象

代码/编译阶段： forName()
案例：Class cls = Class.forName("全类名") 应用场景：配置文件，读取全路径加载类

类加载阶段： 类.class

应用场景：参数传递，比如通过反射获得对象的构造器对象

运行阶段 对象.getClass()

应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象

特殊情况

通过ClassLoader：
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("全类名")
基本数据类型：Class<Integer> cls = int.class
基本数据类型对应的包装类：Class<Integer> cls = Integer.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、接口interface
3、数组
4、枚举enum
5、注解annotation
6、基本数据类型
7、 void

Class<String> cls1 = String.class;//外部类  
Class<Serializable> cls2 = Serializable.class;//接口  
Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;//数组  
Class<float[][]> cls4 = float[][].class;//二维数组  
Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;//注解  
//枚举  
Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;  
Class<Long> cls7 = long.class;//基本数据类型  
Class<Void> cls8 = void.class;//void 数据类型
Class<Class> cls9 = Class.class;

输出：sout(cls)

【java反射】反射机制和Class类