Java反射机制

java反射机制概述

Reflection（反射）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（反射接口）取得任何类的内部信息，并能直接操作任何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，我们形象的称为：反射。

动态语言 VS 静态语言

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代码可以根据某些条件改变自身结构
主要静态语言：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
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、字节码操作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

Java反射机制研究及应用

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

Java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
……

Java反射之前，类的实例化

Person类，封装了一些方法和构造器

package com.atguigu.java;

public class Person {
    private String name;
    public int age;
    public Person() {}
    @Override//重写toString()方法
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    private Person(String name){
        this.name=name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void show(){
        System.out.println("我是一个人");
    }
    private void showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是"+nation);
        return;
    }
}

RefilectionTest类，调用Person类

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

public class RefilectionTest {
    //反射之前，对于Person类的操作
    @Test
    public void test1(){
        //1、创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom",12);
        //2、通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age=10;
        System.out.println(p1.toString());
        p1.show();
        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构
        //比如：name、showNation()以及私有的构造器
    }
}

Java反射之后

Person类，封装了一些公有私有的属性，公有私有的方法

package com.atguigu.java;

public class Person {
    private String name;
    public int age;
    public Person() {}
    @Override//重写toString()方法
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    private Person(String name){
        this.name=name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void show(){
        System.out.println("我是一个人");
    }
    private void showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是"+nation);
        return;
    }
}

RefilectionTest类，通过反射调用其中的属性和方法

//反射之后，对于Person的操作
 @Test
 public void test2() throws Exception {
     //1、通过反射，创建Person的对象
     Class clazz = Person.class;
     Constructor cons =clazz.getConstructor(String.class,int.class);//获取带参的构造器
     Object obj=cons.newInstance("Tom",12);//创建带参的实例对象
     Person p  = (Person) obj;

     //2、通过反射，调用对象指定的属性、方法
     //调用属性
     Field age =clazz.getDeclaredField("age");
     age.set(p,10);
     //调用方法
     Method shows=clazz.getDeclaredMethod("show");
     shows.invoke(p);
     System.out.println("***************************************");
     
     //通过反射，可以调用Person类的私有结构，比如：私有的构造器、方法、属性
     //通过反射，调用私有的构造器
     Constructor cons1=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
     cons1.setAccessible(true);
     Person p1=(Person) cons1.newInstance("Jerry");//赋值

     //调用私有的属性
     Field name=clazz.getDeclaredField("name");
     name.setAccessible(true);
     name.set(p1,"huangyufeng");
     System.out.println(p1);

     //调用私有的方法
     Method nation=clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
     nation.setAccessible(true);
     nation.invoke(p1,"中国");//相当于p1.showNation("中国");
     
 }

Java反射-Class类的理解

/*
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的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(简单来说就是这个运行时类被作为对象来使用，然后Class去实例化这个运行时类)
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，我们静态通过不同的方式来获取此运行时l
*/
//万事万物皆对象？对象.xxx，File，URL，反射，前端，数据库操作

获取Class实例的四种方式

    //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);//输出的是person类

    //方式二：通过运行时类的实例对象，调用getClass()
    Person p1 = new Person();
    Class clazz2  = p1.getClass();
    System.out.println(clazz2);//输出的是person类

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

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

class实例对应的结构说明

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
interface：接口
[]：接口
enum：枚举
annotation：注解@interface
primitive type：基本数据类型
void

//Class实例可以是哪些结构的说明    
@Test
    public void test4(){
        Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Comparable.class;
        Class c3 = String[].class;
        Class c4 = int[][].class;
        Class<ElementType> 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();
        //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
        System.out.println(c10==c11);

理解类的加载过程

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

类的加载与ClassLoader的理解

类加载器的作用：

类加载器的作用：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的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类加载器可以按照要求查找类，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

ClassLoder：

类加载器的作用是用来把类（class）装载进内存的，JVM规范定义如下类似类的加载器

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

public class ClassLoderTest {
    @Test
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader=ClassLoderTest.class.getClassLoader();//获取当前运行类的类加载器
        System.out.println(classLoader);
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader parent=classLoader.getParent();//获取上一层的类加载器
        System.out.println(parent);
        //调用扩展类加载器的getParment()：无法获取引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心库类，无法加载自定义类
        ClassLoader classLoader1=parent.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
    }
}

使用ClassLoader加载配置文件

/*
* Properties：用来读取配置文件，Properties的特点就是键值都是String
* */
@Test
public void test2() throws IOException {
    Properties properties = 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("D:\\Documents\\java\\javaweb\\jdbc\\src\\jdbc.properties");//利用文件字节流读取配置文件
     properties.load(fis);//加载流的数据，然后生成数据集，数据集的键和值都为字符型

    //读取配置文件的方式二
    //系统类加载器
    //配置文件默认识别为：当前module的src下
    InputStream is = ClassLoderTest.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jdbc.properties");//此运行时类(ClassLoderTest)调用系统类加载器，读取字节流,读取class目录下的jdbc.properties文件
    properties.load(is);//加载读取到的流的数据，然后生成数据集，数据集的键和值都为字符型

    String user=properties.getProperty("user");
    String password=properties.getProperty("password");
    System.out.println(user+","+password);
}

创建运行时类的实例化对象

通过反射创建对应的运行时类的对象

/**
* 通过反射创建对应的运行时类的对象
* */
public class NewInstanceTest {
    @Test
    public void test1() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;//获取运行时类的实例
        /**
         * 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得空参构造器。原因：
         * 1.便于通过反射，创建运行时类得对象
         * 2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()，保证父类有此构造器
         **/
        Person obj = (Person) clazz.newInstance();//相当于 Person p1 = new Person();中的p1对象，可以调用Person类中的属性和方法了
        System.out.println(obj);
        obj.show();

    }

举例体会反射的动态性

    //体会反射的动态性
    @Test
    public void test2(){

        for(int i = 0;i < 100;i++){
            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.atguigu.java.Person";
                    break;
            }

            try {
                Object obj = getInstance(classPath);//随机创建一个classPath，然后创建不同的对象，体现了反射的动态性
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }


    }

    /*
    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();
    }

}

运行时，会对于内存中的运行时类，做出不同的判断来对此进行操作

获取运行时类的完整结构

获取运行时类的属性结构与内部结构

public class FieldTest {
    @Test
    public void test1() throws InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class clazz = Person.class;//获取运行时类的实例,clazz代表其运行时类，显然这里的classzz不是运行时类的实例化对象
        Person p1 = (Person) clazz.newInstance();//这里才是运行时类的实例化对象,调用运行时类中的属性和方法
        System.out.println(clazz);
        System.out.println(p1);

        //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) {//增强型for循环
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println("*********************************");

        //getDeclaredFields()：获取当前运行时类的所有属性。(不包含父类中声明的属性)
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f : declaredFields) {//增强型for循环
            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) {//增强型for循环
            System.out.println(f);
            //1.权限修饰符
            int modifiers=f.getModifiers();
            System.out.println(modifiers);//输出对应的修饰符代表的int类型数值
            System.out.println(Modifier.toString(modifiers));//输出java.lang包下的对象可以直接调用其中的toString方法去将其转换对应的修饰符
            //2.数据类型
            Class type=f.getType();//这里是类调用方法
            System.out.println(type+"\t");
            //3.变量名,其中私有，公有，默认的属性名都可以看到
            String name = f.getName();
            System.out.println(name);
        }
    }

获取运行时类的方法结构

/**
 * 获取运行时类的方法结构
 * */
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[] method =clazz.getMethods();
        for (Method m:method){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("********************");

        //getDeclareMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法(不包括父类中声明的方法)
        Method[] method2=clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method method1:method2){
            System.out.println(method1);
        }
    }
}

获取方法的权限修饰符，返回值类型，方法名(参数类型1 形参名1，……)throws

/*
    @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{}
     */
 @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.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());
         System.out.print("(");
         //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.抛出的异常
         Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
         if(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.println();
     }



 }

获取运行时类的构造器结构

/**
 *获取构造器结构
 * */
public class OtherTest {

    @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[] constructors1 =clazz.getConstructors();
        for (Constructor c:constructors1){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println("***********************");

        //getDeclaredConstructors()：获取当前运行时类的所有构造器
        Constructor[] constructors2=clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor:constructors2){
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

获取运行时类的父类及父类的泛型

public class OtherTest {
    /**
     * 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 superclass =clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

    /**
     * 获取运行时类的带泛型的父类的泛型
     * */
    @Test
    public void test4(){
        Class clazz = Person.class;
        Type superclass =clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType)superclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments= parameterizedType.getActualTypeArguments();
        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
    }
}

获取运行时类的接口，所在包，注解等

/**
     * 获取运行时类的接口
     * */
    @Test
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;
        Class[] classinter=clazz.getInterfaces();
        for (Class c :classinter){
            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 c1:interfaces1){
            System.out.println(c1);
        }
    }

    /**
     * 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[] clazzAnnotations =clazz.getAnnotations();
        for (Annotation a:clazzAnnotations){
            System.out.println(a);
        }
    }

调用运行时类的指定结构

调用运行时类中的指定属性

/**
 *调用运行时类中指定的结构：属性、方法、构造器
 * */
public class ReflectionTest {
    @Test
    public void  testField() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

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

        //获取指定的属性：要求运行时类中属性声明为public
        //通常不采用
        Field id =clazz.getField("id");

        //设置当前属性的值
        /**
         * set():参数1：指明哪个对象的属性  参数2：将此属性值设置为多少
         * */
        id.set(p,1001);

        /**
         * 获取当前属性的值
         * get()：参数1：获取哪个对象的当前属性值
         * */
        int pId=(int)id.get(p);
        System.out.println(pId);
    }
	/**
	*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();//创建Person实例化对象p

        //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.设置、获取指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");//相当于p.setName(值)
        String pName=(String) name.get(p);
        System.out.println(pName);
    }
}

调用运行时类中的指定方法

    /**
     * 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;

        //创建运行时类的实例化对象
        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invoke()方法
         * 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
         * */
        show.invoke(p,"CHN");//相当于p.show("CHN")
        Object returnValue=show.invoke(p,"CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("***************如何调用静态方法****************");
        //private static void showDesc,Person类中封装的静态方法
        Method showDesc=clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        showDesc.invoke(Person.class.newInstance());
        //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(Person.class.newInstance());
        System.out.println(returnVal);


    }
}

调用运行时类的指定构造器

    /**
     * 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;

        /**
         * 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,int.class);

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

        //调用此构造器创建运行时类带参的实例化对象
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom",12);
        System.out.println(per);
    }
}

代理模式

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
*/

/*
之前为大家讲解过代理机制的操作，属于静态代理，特征是代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来的，不利于程序的扩展。同时，每一代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。最好可以通过一个代理类完成全部的代理功能
*/

/*
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
动态代理使用场合：调式，远程方法调用
动态代理相比于静态代理的优点
抽象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，这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法
*/