• 第二十三章 反射和注解

    1. 反射

            Java的反射机制是指在Java程序运行的过程中，对于任何一个类，都可以获得这个类的所有属性和方法，对于给定的一个对象， 都能够调用它的任意一个属性和方法，这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法称为反射机制。

            反射机制允许在对类未知的情况下，获取类相关信息的方式变得更加多样灵活，调用类中相应方法，是Java增加其灵活性与动态性的一种机制。

    2. 反射的常用类

    2.1 Class类(类的类型对象)

    Class 类的实例表示正在运行的Java程序中的类和接口；

    Class 没有公共构造方法，Class对象是在加载类时由Java虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass方法自动构造的。

     java代码在执行中有三个阶段：

    ①源代码(source)阶段；

    ②字节码(class)阶段，在源代码编译之后；

    ③运行阶段(runTime)阶段。

    2.1.1 获取Class对象的三种方式

    ①Class.forName("全类名")：把字节码文件加载到内存

    1.         System.out.println("=====通过反射器加载类获取类的类型=====");
    2.         Class clz2 = Class.forName("com.wen.entity.Student");

     ②类名.class：通过类名的class属性获取

    1. System.out.println("=====通过类型属性获取类的类型=====");
    2. Class clz1 = Student.class;

     ③对象.getClass()：通过对象的getClass()获取

    1.         System.out.println("=====通过实例对象的getClass获取类的类型=====");
    2.         Class clz3 = new Student().getClass();
    3.         System.out.println(clz3);

     拓展：双亲委派模型

            ①启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)，是属于虚拟机自身的一部分，用C++实现，主要负责加载\lib 目录中或者被 -Xbootclasspath 指定的路径中的且文件名是被虚拟机识别的文件，它等于所有类加载器的父亲；

            ②扩展类加载器(Extension ClassLoader)，是Java实现的，独立于虚拟机，主要负责加载\lib\ex 目录中或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径的类库 ；

            ③应用程序类加载器(Application ClassLoader)，Java实现的，独立于虚拟机，主要负责加载用户路径(classPath)上的类库，如果没有实现自定义的类加载器那么这个就是程序中默认的加载器。

    原理： 当一个类加载器收到类加载任务时，会先交给自己的父加载器去完成，因此最终加载任务都会传递到最顶层的BootstrapClassLoader，只有当父类加载器无法完成加载任务时，才会尝试自己来加载。

            具体：根据双亲委派模式，在加载类文件的时候，子类加载器首先将加载请求委托给它的父加载器，父加载器会检测自己是否已经加载过类，如果已经加载则加载过程结束，如果没有加载的话则请求继续向上传递直Bootstrap ClassLoader。请求向上委托过程中，如果始终没有检测到该类已经加载，则Bootstrap ClassLoader开始尝试从其对应路劲中加载该类文件，如果失败则由子类加载器继续尝试加载，直至发起加载请求的子加载器为止。

            采用双亲委派模式可以保证类型加载的安全性，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委 托给顶层的BootstrapClassLoader来加载的，只有父类无法加载自己才尝试加载，这样就可以保证任何的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象。

    2.1.2 Class类的常用方法

    getName()：以String的形式返回此Class对象所表示的实体(类，接口，数组类，基本类型或者void)名称； 
    1.         System.out.println("=====类名=====");
    2.         Class clz = Class.forName("com.wen.entity.Student");
    3.         System.out.println(clz.getName());
    getSimpleName():返回源代码中给出的基础类的简称； 
    System.out.println(clz.getSimpleName());

    newInstance():创建此Class对象所表示的类的一个新实例

    与new()的区别：

            弱类型，效率低，只能调用无参构造，返回的是Object类型

    1.         System.out.println("=====创建新实例对象=====");
    2.         Object o = clz.newInstance();
    3.         System.out.println(o);

     forName(String className)：返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的Class对象

     getConstructors():返回一个包含某些Constructor对象的数组，是次Class对象所表示的类的所有公共构造方法

    1.         System.out.println("======类中的构造器=======");
    2.         Constructor[] constructors = clz.getConstructors();
    3.         for (Constructor c: constructors) {
    4.             System.out.println(c);
    5.         }

     getDeclaredField(String name) ：返回一个Field对象，反映此 Class 对象所表示的类或接口的所有成员字段

    1.         System.out.println("====student中的name属性(字段)====");
    2.         Field field = clz.getDeclaredField("name");
    3.         System.out.println(field);

     getDeclaredFields() ：返回一个包含某些 Field 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的所有可访问字段

    1.         System.out.println("=====类的所有可访问字段======");
    2.         Field[] declaredFields = clz.getDeclaredFields();
    3.         for (Field f:declaredFields) {
    4.             System.out.println(f);
    5.         }
    getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes) ： 返回一个 Method对象，它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定成员方法;有参要带参 
    1.         System.out.println("===类中的eat方法===");
    2.         Method eat = clz.getDeclaredMethod("eat", String.class);
    3.         System.out.println(eat);
    getDeclaredMethods() ：返回一个包含某些 Method 对象的数组，这些对象反映此 Class对象表示的类或接口声明的所有方法，包含私有方法 
    1.         System.out.println("=====类中的所有方法=====");
    2.         Method[] declaredMethods = clz.getDeclaredMethods();
    3.         for (Method m:declaredMethods) {
    4.             System.out.println(m);
    5.         }
    1.         System.out.println("======类中的public方法=======");
    2.         Method[] methods = clz.getMethods();
    3.         for (Method m: methods) {
    4.             System.out.println(m);
    5.         }

    2.2 Method类

            Method提供关于类或接口上单独某个方法(以及如何访问该方法)的信息，所反映的方方法可能是类方法或实例方法(包括抽象方法)

    getName() :以String形式返回此 Method 对象表示的方法名称；

    getParameterTypes():按照声明顺序返回 Class 对象的数组，这些对象描述了此Method 对象所表示的方法的形参类型；
    getReturnType() :返回一个 Class 对象，该对象描述了此 Method 对象所表示的方法的正式返回类型;
    invoke(Object obj, Object... args):对带有指定参数的指定对象调用由此 Method 对象表示的基础方法。 
    1.         Student student = new Student();
    2.         Class aClass = Class.forName("com.wen.entity.Student");
    3.         Method setName = aClass.getDeclaredMethod("setName", String.class);
    4.         
    5.         Class[] parameterTypes = setName.getParameterTypes();
    6.         for (Class c:parameterTypes) {
    7.             System.out.println(c);
    8.         }
    9.         System.out.println(setName.getName()+"  "+setName.getReturnType());
    10.         //调用方法
    11.         setName.invoke(student,"张三");
    12.         System.out.println(student);

    2.3 Field类

            Field提供有关类或接口的单个字段的信息，以及对它的动态访问权限。

    get(Object obj) :返回指定对象上此 Field 表示的字段的值;
    set(Object obj, Object value) :将指定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值;
    getName():返回此 Field 对象表示的字段的名称 
    1.         Student student1 = new Student("张三","男",20);
    2.         Field name = Student.class.getDeclaredField("name");
    3.         System.out.println(name.getName());
    4.         //设置可以访问私有字段
    5.         name.setAccessible(true);
    6.     
    7.         System.out.println(name.get(student1));
    8.         name.set(student1,"王五");
    9.         System.out.println(name.get(student1));

    3. 通过反射实现对象的创建

    1. public class Test3 {
    2.     public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
    3.         Properties properties = new Properties();
    4.         InputStream resourceAsStream = Test3.class.getClassLoader().getResourceAsStream("stu.properties");
    5.         //将字节流转为字符流并设置编码格式，与properties配置文件的编码格式一致
    6.         properties.load(new InputStreamReader(resourceAsStream,"utf-8"));
    7.         //获取文件中的配置
    8.         String cls = properties.getProperty("cls");
    9.         String f1 = properties.getProperty("f1");
    10.         String f2 = properties.getProperty("f2");
    11.         String f3 = properties.getProperty("f3");
    12.  
    13.         //加载类
    14.         Class c = Class.forName(cls);
    15.         Object o = c.newInstance();
    16.         //获取特定字段类型
    17.         Field name = c.getDeclaredField("name");
    18.         Field sex = c.getDeclaredField("sex");
    19.         Field age = c.getDeclaredField("age");
    20.         name.setAccessible(true);
    21.         sex.setAccessible(true);
    22.         age.setAccessible(true);
    23.         //设置数据
    24.         name.set(o,f1.split(":")[1]);
    25.         sex.set(o,f2.split(":")[1]);
    26.         age.set(o,Integer.valueOf(f3.split(":")[1]));
    27.         System.out.println(o);
    28.  
    29.     }
    30. }

    4. 注解

    注解(Annotation)，使用注释的方式加入一些程序信息；

    java.lang.annotation.Annotation接口是所有的Annotation都必须实现的接。

    4.1 系统内建的三个注解

    @Override:方法重写的注解

    @Deprecated:不赞成使用的注解

    @SuppressWarnings:压制安全警告的注解

    1.     @Override
    2.     public String toString() {
    3.         return "Student{" +
    4.                 "name='" + name + '\'' +
    5.                 ", sex='" + sex + '\'' +
    6.                 ", age=" + age +
    7.                 '}';
    8.     }

     使用@SuppressWarnings之前：

    使用之后：

     

    @SuppressWarnings中的关键字
    关键字描述
    deprecation使用了不赞成使用的类或者方法时的警告
    unchecked执行了未检查的转换时的警告
    fallthrough当switch程序块直接通往下种情况而没有break时的警告
    path在类路径，源文件路径等中又不存在的路径时警告
    serial当在可序列化的类上缺少serialVersionUID时的警告
    finally在任何finally子句不能正常完成时的警告
    all关于以上所有情况的警告

    4.2 系统元注解

            用于标记注解的注解；通过元注解，可以标记我们自定义注解使用目标(类，属性，方法，构造，局部变量...)，还可以标记注解的保留阶段(源代码，字节码，运行时)

    元注解说明
    @Target用于指定被修饰的Annotation可用于什么地方
    @retention表示需要在什么级别/阶段保存该注解信息
    @Documented将此注解包含在JavaDoc中
    @Inherited允许子类继承父类中的注解

    4.2.1 @Target目标设定

            可用的ElementType参数：

    类型说明
    ANNOTATION_TYPE指定该策略的Annotation只能修饰Annotation
    CONSTRUCTOR只能修饰构造器
    FIELD只能修饰成员变量
    LOCAL_VARIABLE只能修饰局部变量
    METHOD只能修饰方法定义
    PACKAGE只能修饰包定义
    PARAMETER只能修饰参数
    TYPE可以修饰类，接口或枚举类型

     4.2.2 @Retention和RetentionPolicy

            定义一个注解(Annottion)的保存范围：

    三个范围：

            source，class，runtime

    4.3 自定义注解

    语法：

    public @interface 注解名{

            数据类型  变量名();

    } 

    数据类型：只能是8中基本类型，String，基本类型的数组，枚举

    注解分类：

    ①标记注解：没有成员变量的注解类型，这种注解仅仅提供存在与否的标识信息，如：@Override;

    ②元数据注解：包含成员变量注解类型，这种注解可以接收更多的元数据；

    1. //自定义的注解
    2. public @interface MyAnnotation {
    3.     int num() default 100;
    4.     String value();
    5.     String value1();
    6.     String[] values() default {"a","b"};
    7. }

     测试注解是否存在：

    1. public class Test5 {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         //判断目标类是否有对应的注解
    4.         //要使得运行时对应注解依然有效，则需要在注解上设置元注解：@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    5.         boolean b = Student.class.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class);
    6.         System.out.println(b);
    7.     }
    8. }
    1. @Target(TYPE)
    2. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    3. public @interface MyAnnotation {
    4.     int num() default 20;
    5.     String value();
    6.     String value1();
    7.     String[] values() default {"a","b"};
    8. }

    4.4 使用反射获取注解，设置对象值

    1. public class Test6 {
    2.     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    3.         Class stuClass = Class.forName("com.wen.entity.Student");
    4.         if(stuClass.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)){
    5.             MyAnnotation annotation = stuClass.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    6.             System.out.println(annotation.num());
    7.             System.out.println(annotation.value());
    8.             System.out.println(annotation.value1());
    9.             Object o = stuClass.newInstance();
    10.             Field name = stuClass.getDeclaredField("name");
    11.             Field sex = stuClass.getDeclaredField("sex");
    12.             Field age = stuClass.getDeclaredField("age");
    13.             name.setAccessible(true);
    14.             sex.setAccessible(true);
    15.             age.setAccessible(true);
    16.  
    17.             name.set(o,annotation.value());
    18.             sex.set(o,annotation.value1());
    19.             age.set(o,annotation.num());
    20.             
    21.             String introduce = (String)stuClass.getDeclaredMethod("toString").invoke(o);
    22.             System.out.println(introduce);
    23.         }
    24.     }
    25. }

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