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”。
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时代码可以根据某些条件改变自身结构。主要的动态语言:Object-C,C#,JavaScript,PHP,Python等。
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++等。
注意: Java不是动态语言,但是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反射机制提供的功能
Java反射相关的主要API
代码演示
package com.zzw;
public class Person {
private String name;
public int age;
public Person() {
}
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;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
public void show() {
System.out.println("我是一个人");
}
private String showNation(String nation) {
System.out.println("我来自"+nation);
return nation;
}
}
package com.zzw;
import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectionTest {
@Test
public void test() throws Exception {
Class clazz = Person.class;
//1.通过反射,创建Person类的对象
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
Object instance = constructor.newInstance("Tom", 12);
Person p = (Person)instance;
System.out.println(p.toString());
//2.通过反射调用属性和方法
//调用属性
Field declaredField = clazz.getDeclaredField("age");
declaredField.set(p,10);
System.out.println(p.toString());
//调用方法
Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
show.invoke(p);
System.out.println("**********************");
//通过反射不仅可以调用类的公有属性和方法,还可以调用类的私有构造器、属性和方法
//调用私有的构造器
Constructor constructor1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
constructor1.setAccessible(true);
Object object = constructor1.newInstance("Jerry");
Person p1 = (Person)object;
System.out.println(p1.toString());
//调用私有的属性
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
field.set(p1,"xiaoming");
System.out.println(p1.toString());
//调用私有的方法
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
showNation.setAccessible(true);
Object invoke = showNation.invoke(p1, "中国");
String nation = (String)invoke;
System.out.println(nation);
}
}
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命令对每个字节码文件进行解释运行。相当于将整个字节码文件加载到内存中,此过程称为类的加载。加载到内存中的类,称为运行时类,就可以作为Class类的一个实例。
简而言之,Class的实例对应的就是对应着一个运行时类。
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。
反射的应用举例可以参考上面的代码
@Test
public void test1() throws ClassNotFoundException {
//方式一:调用运行时类的属性.class
Class<Person> clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);
//方式二:通过创建运行时类的对象,然后通过对象调用getClass方法
Person person = new Person();
Class clazz2 = person.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.zzw.Person");
System.out.println(clazz3);
//方式四:使用类的加载器(了解)
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.zzw.Person");
System.out.println(clazz4);
}
代码举例:
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();
// 只要元素类型与维度一样,就是同一个Class
System.out.println(c10 == c11);
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:
代码示例:
public class ClassLoadingTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(A.m);
}
}
class A {
static { m = 300;
}
static int m = 100;
}
//第二步:链接结束后m=0
//第三步:初始化后,m的值由()方法执行决定
// 这个A的类构造器()方法由类变量的赋值和静态代码块中的语句按照顺序合并
产生,类似于
// (){
// m = 300;
// m = 100;
// }
了解什么时候会发生类初始化
类加载器的作用
了解ClassLoader
代码示例:
//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);//输出为null
//4.测试当前类由哪个类加载器进行加载
classloader = Class.forName("exer2.ClassloaderDemo").getClassLoader();
System.out.println(classloader);
package com.zzw;
import org.junit.Test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;
public class ClassLoaderTest {
@Test
public void test3() throws IOException {
Properties properties = new Properties();
//加载配置文件的方式一
//此时默认的properties文件在当前的module下
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("jdbc.properties");
properties.load(fileInputStream);
String user = properties.getProperty("User");
String password = properties.getProperty("Password");
System.out.println("User = " + user + ",Password = " + password);
System.out.println("*****************");
//加载配置文件方式二:使用类加载器的方式加载配置文件
//此时默认的加载路径是当前src下
ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
InputStream resourceAsStream = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
properties.load(resourceAsStream);
String user1 = properties.getProperty("User");
String password1 = properties.getProperty("Password");
System.out.println("User = " + user1 + ",Password = " + password1);
}
}
1.代码示例:
package com.zzw;
public class Person {
private String name;
public int age;
public Person() {
}
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;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
public void show() {
System.out.println("我是一个人");
}
private String showNation(String nation) {
System.out.println("我来自"+nation);
return nation;
}
}
package com.zzw;
import org.junit.Test;
public class NewInstaneTest {
@Test
public void test() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
//Class clazz = (Class) Class.forName("com.zzw.Person");
Class<Person> clazz = Person.class;
/*
newInstance():调用此方法,创建对应的运行时类的对象。其实该方法内部调用了运行时类的空参构造器
要想此方法能够正常的创建运行时类的对象,有以下两个要求:
1.需要运行时类提供相应的空参构造器
2.空参构造器的访问权限得足够使用,一般修饰为public
在JavaBean中要求提供一个空参构造器,原因为:
1.在使用反射机制创建运行时类的对象时需要用到空参构造器
2.便于子类继承此运行时类时,默认调用super()时,保证父类有此构造器
*/
Person person = clazz.newInstance();
System.out.println(person);
}
}
@Test
public void test1() {
int num = new Random().nextInt(3);
String classPath = "";
switch (num) {
case 0:
classPath = "java.util.Date";
break;
case 1:
classPath = "java.lang.Object";
break;
case 2:
classPath = "com.zze.Person";
break;
}
try {
Object instance = getInstance(classPath);
System.out.println(instance);
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/*
创建一个指定类的对象
classPath:代表指定类的全类名
*/
public Object getInstance(String classPath) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Class clazz = Class.forName(classPath);
return clazz.newInstance();
}
Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation
package com.atguigu.java2;
import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
/**
* 获取当前运行时类的属性结构
*
* @author shkstart
* @create 2019 下午 3:23
*/
public class FieldTest {
@Test
public void test1(){
Class clazz = Person.class;
//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){
System.out.println(f);
}
System.out.println();
//getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。(不包含父类中声明的属性)
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields){
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){
//1.权限修饰符
int modifier = f.getModifiers();
System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");
//2.数据类型
Class type = f.getType();
System.out.print(type.getName() + "\t");
//3.变量名
String fName = f.getName();
System.out.print(fName);
System.out.println();
}
}
}
package com.atguigu.java2;
import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
/**
* 获取运行时类的方法结构
*
* @author shkstart
* @create 2019 下午 3:37
*/
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[] methods = clazz.getMethods();
for(Method m : methods){
System.out.println(m);
}
System.out.println();
//getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。(不包含父类中声明的方法)
Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m : declaredMethods){
System.out.println(m);
}
}
/*
@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();
}
}
}
package com.atguigu.java2;
import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
/**
* @author shkstart
* @create 2019 下午 4:19
*/
public class OtherTest {
/*
获取构造器结构
*/
@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[] constructors = clazz.getConstructors();
for(Constructor c : constructors){
System.out.println(c);
}
System.out.println();
//getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c : declaredConstructors){
System.out.println(c);
}
}
/*
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 genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
System.out.println(genericSuperclass);
}
/*
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
*/
@Test
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());
}
/*
获取运行时类实现的接口
*/
@Test
public void test5(){
Class clazz = Person.class;
Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
for(Class c : interfaces){
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 c : interfaces1){
System.out.println(c);
}
}
/*
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[] annotations = clazz.getAnnotations();
for(Annotation annos : annotations){
System.out.println(annos);
}
}
}
代码实现
package com.atguigu.java2;
import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 调用运行时类中指定的结构:属性、方法、构造器
*
* @author shkstart
* @create 2019 下午 4:46
*/
public class ReflectionTest {
/*
不需要掌握
*/
@Test
public void testField() throws Exception {
Class clazz = Person.class;
//创建运行时类的对象
Person p = (Person) clazz.newInstance();
//获取指定的属性:要求运行时类中属性声明为public
//通常不采用此方法
Field id = clazz.getField("id");
/*
设置当前属性的值
set():参数1:指明设置哪个对象的属性 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();
//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));
}
/*
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);
Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
System.out.println(returnVal);//null
}
/*
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;
//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);
}
}
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。(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。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。
静态代理的特征是代理类和被代理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,这样就会使用到动态代理。
代码实现:
package com.zzw.java;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
/**
* 动态代理模式案例
*/
interface Human {
String getBelief();
void eat(String food);
}
//创建被代理类
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);
}
}
/**
* 分析要想实现动态代理,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时,如何动态的去调用被代理类中的同名方法
*
*/
class ProxyFactory {
//调用该方法,返回一个代理类的对象,解决问题一,参数obj表示被代理类的对象
public static Object getProxyInstance(Object obj) {
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.bind(obj);
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object obj;
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,就会自动调用如下的方法
//将被代理类要执行的方法a的功能就申明在invoke()方法中
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//method为代理类对象要调用的方法,此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
Object returnVal = method.invoke(obj, args);
return returnVal;
}
}
public class ProxyTest {
public static void main(String[] args) {
superMan superMan = new superMan();
//创建代理类的对象
Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
//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("海底捞火锅");
}
}