Java15-反射

NiuMT 2020-06-03 20:58:30

Java

反射概述

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 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==。

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

问：反射机制与面向对象中的封装性是否矛盾？如何看待这两个技术？

不矛盾。封装性体现：建议用户使用那些方法和属性，该暴露的暴露，不该暴露的不暴露；反射：私有的方法虽然不建议使用，但仍可通过反射调用。

理解 Class类、获取Class实例

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。

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。

对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言， JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个 Class 对象包含了特定某个结构 ( class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[] )的有关信息。

Class 本身也是一个类
==Class 对象只能由系统建立对象==
一个加载的类在 JVM 中只会有一个 Class 实例
一个 Class 对象对应的是一个加载到 JVM 中的一个 class 文件
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中的所有被加载的结构
Class 类是 Reflection 的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class 对象

Class
类的常用方法:

static Class forName (String name); //返回指定类名 name 的 Class 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 对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或 void ）名称
Class getSuperClass(); //返回当前Class 对象的父类的 Class 对象
Class [] getInterfaces (); //获取当前Class 对象的接口
ClassLoader getClassLoader(); //返回该类的类加载器
Class getSuperclass (); //返回表示此Class 所表示的实体的超类的 Class
Constructor[] getConstructors(); //返回一个包含某些Constructor 对象的数组
Field[] getDeclaredFields(); //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 类的实例 (四种方法)

//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) // 常用
    Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.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  (了解)
    ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
    //ReflectionTest是当前测试方法所属的类
    Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
    System.out.println(clazz4);

    System.out.println(clazz1 == clazz4);// True
}

//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 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);// True
}

类的加载与 ClassLoader 的理解

类的加载过程

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。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 () 方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

什么时候会发生类初始化？

类的主动引用一定会发生类的初始化
1. 当虚拟机启动，先初始化 main 方法所在的类
2. new 一个类的对象
3. 调用类的静态成员（除了 final 常量）和静态方法
4. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用
5. 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类
类的被动引用（不会发生类的初始化）
1. 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
2. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
3. 引用常量不会触发此类的初始化，常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了

ClassLoader 的理解

类加载器的作用：

类加载的作用：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。

// 1 获取一个系统类加载器
ClassLoader classloader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(classloader);

// 2 获取系统类加载器的父类加载器，即扩展类加载器
classloader = classloader.getParent();
System.out.println(classloader);

// 3 获取扩展类加载器的父类加载器，即引导类加载器
classloader = classloader.getParent();
System.out.println(classloader);

// 4 测试当前类由哪个类加载器进行加载
classloader = Class.forName ("exer2.getClassLoaderDemo").getClassLoader();
System.out.println(classloader);

// 5 测试 JDK 提供的 Object 类由哪个类加载器加载
classloader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println classloader

//* 6 关于类加载器的一个主要方法： getResourceAsStream(String str) 获取类路径下的指定文件的输入流
InputStream in = null;
in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("exer2\\test.properties");
System.out.println(in);

读取配置文件Properties

/*
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("src\\jdbc1.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

创建类的对象：调用 Class 对象的 ==newInstance()== 方法

要求： 1 ）类必须有一个无参数的构造器。
2
）类的构造器的访问权限需要足够。

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);
            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();
}

获取运行时类的完整结构

1.实现的全部接口
public Class<?>[] getInterfaces(); // 确定此对象(当前类，不含父类)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 。
Type getGenericSuperclass(); // 获取运行时类的带泛型的父类


3.全部的构造器
public Constructor<T>[] getConstructors(); // 返回此Class对象所表示的类的所有 public 构造方法。不含父类构造器。
public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors(); // 返回此Class 对象表示的类声明的所有构造方法。不含父类构造器。
    Constructor 类中：
    public int getModifiers(); // 取得修饰符  
    // 0-->默认权限；1-->private；2-->public
    public String getName(); // 取得方法名称
    public Class<?>[] getParameterTypes(); // 取得参数的类型


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（不包好父类方法）
public Method[] getMethods(); // 返回此Class 对象所表示的类及其父类或接口的 public 的方法
    Method 类中：
    public Class<?>[] getName(); // 方法名
    public Class<?> getReturnType(); // 取得全部的返回值类型
    public Class<?>[] getParameterTypes(); // 取得全部参数的类型
    public int getModifiers(); // 取得修饰符
    public Class<?>[] getExceptionTypes(); // 取得异常信息
    public Class<?>[] Annotations[] getAnnotations(); //取得方法的注解，声明周期要够


5.全部的 Field
public Field[] getFields(); // 返回此Class对象所表示的类及其父类或接口的 public 的Field。
public Field[] getDeclaredFields(); //返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。（不包含父类中的属性）
    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
Annotations[] getAnnotations()
getDeclaredAnnotations();


7.泛型相关
Type getGenericSuperclass(); //获取父类泛型类型
ParameterizedType // 泛型类型
getActualTypeArguments(); //获取实际的泛型类型参数数组
/*
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
*/
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());
}


8.类所在的包  Package getPackage()

调用运行时类的指定结构

获取、修改指定属性：

public Field getField(String name); // 返回此 Class 对象表示的类或接口的指定的public 的 Field。// 要求运行时类中属性声明为public //通常不采用此方法
public Field getDeclaredField(String name); // 返回此 Class 对象表示的类或接口的指定的 Field

通过 Field 类提供的 set() 和 get() 方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。
public Object get(Object obj); // 取得指定对象 obj 上此 Field 的属性内容
public void set(Object obj,Object value); // 设置指定对象 obj 上此 Field 的属性内容

/*
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
    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));
}

获取指定方法：

getMethod(String name, Class …parameterTypes); //方法取得一个 Method 对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。
getDeclaredMethod(String name, Class …parameterTypes); //方法取得一个 Method 对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

之后使用 Object invoke(Object obj , Object[] args); // 进行调用，并向方法中传递要设置的 obj 对象的参数信息。
说明：
1. Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回 null
2. 若原方法若为静态方法，此时形参 Object obj 可为 null
3. 若原方法形参列表为空，则 Object[] args 为 null
4. 若原方法声明为 private, 则需要在调用此 invoke() 方法前，显式调用方法对象的 setAccessible() 方法，将可访问 private 的方法。

关于setAccessible 方法的使用:

Method 和 Field 、 Constructor 对象都有 setAccessible() 方法。
setAccessible 启动和禁用访问安全检查的开关。
参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。
1. 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为 true 。
2. 使得原本无法访问的私有成员也可以访问。
参数值为 false，则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。

/*
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); // 也可以
    Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
    System.out.println(returnVal);//null
}

获取指定构造器：

/*
如何调用运行时类中的指定的构造器
*/
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);
}

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。

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，不利于程序的扩展。同时，每一个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。

静态代理举例：

/**
 * 静态代理举例
 * 特点：代理类和被代理类在编译期间，就确定下来了。
 */
interface ClothFactory{
    void produceCloth();
}

//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory{
    private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化
    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){
        this.factory = factory;
    }
    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("代理工厂做一些准备工作");
        factory.produceCloth();
        System.out.println("代理工厂做一些后续的收尾工作");
    }
}

//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{
    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("Nike工厂生产一批运动服");
    }
}

public class StaticProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建被代理类的对象
        ClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类的对象
        ClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);
        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

动态代理：

动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，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：1）调试 2）远程方法调用

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，这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。

Proxy ：专门完成代理的操作类，是所有动态代理类的父类。通过此类为一个或多个接口动态地生成实现类。

提供用于创建动态代理类和动态代理对象的静态方法：

static Class <?> getProxyClass( ClassLoader loader, Class<?>…interfaces ) 创建一个动态代理类所对应的 Class 对象
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h ) 直接创建一个动态代理对象

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 动态代理的举例
 */

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);
    }
}

class HumanUtil{
    public void method1(){
        System.out.println("====================通用方法一====================");
    }
    public void method2(){
        System.out.println("====================通用方法二====================");
    }
}

/*
要想实现动态代理，需要解决的问题？
问题一：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。
问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。
 */
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:被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
        handler.bind(obj);
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }
}

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;
    }
    //当我们通过代理类的对象，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 {//参数依次为：代理类对象、要调用的方法、方法调用时所需要的参数
        HumanUtil util = new HumanUtil();
        util.method1();

        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了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的invoke()的返回值。

        util.method2();
        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，会自动的调用被代理类中同名的方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("四川麻辣烫");
        System.out.println("*****************************");

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);
        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

MySQL00-安装

MySQL01-概述