强哥说Java--反射

Posted 2023-01-27

反射

• ​​前言​​
• ​​一、反射的概述​​

• ​​1.关于反射的理解​​
• ​​2.体会反射机制的“动态性”​​
• ​​3.反射机制能提供的功能​​
• ​​4.相关API​​

• ​​二、Class类的理解与获取Class的实例​​

• ​​1.Class类的理解​​
• ​​2.获取Class实例的几种方式​​
• ​​3.创建类的对象的方式​​
• ​​4.Class实例可以是哪些结构的说明​​

• ​​三、了解ClassLoader​​

• ​​1.类的加载过程​​
• ​​2.类的加载器的作用​​

• ​​四、反射应用一：创建运行时类的对象​​

• ​​1.代码举例​​
• ​​2.说明​​

• ​​五、反射应用二：获取运行时类的完整结构​​
• ​​六、反射应用三：调用运行时类的指定结构​​
• ​​七、反射应用四：动态代理​​

• ​​1.代理模式的原理​​
• ​​2.静态代理​​

• ​​2.1 举例​​
• ​​2.2 静态代理的缺点​​

• ​​3.动态代理的特点​​
• ​​4.动态代理的实现​​

• ​​4.1 需要解决的两个主要问题​​
• ​​4.2 代码实现​​

前言

反射太重要了，因为学到框架了，有很多用到反射的地方真的听不懂
所以返回重新学一遍
日后会继续更新
其实也不难，只要各位多学几遍还是没问题的！
加油！！！

一、反射的概述

1.关于反射的理解

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ReflectionAPI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

框架 = 反射 + 注解 + 设计模式

2.体会反射机制的“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 = new classPath
            Object obj = getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
        
    

你会发现这个程序啊，到运行的时候才确定创建的是那个对象

而且啊，人家是根据字符串创建对象，我刚开始学的时候就疑问？

通过这种方式用new的方式不也是可以吗？

结果自己试试就知道了，classPath是一个路径人家是字符串！

用new的方式后面只能跟实际存在的类！

/*
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();

同上~

3.反射机制能提供的功能

4.相关API

java.lang.Class:反射的源头
java.lang.reflect.Method
java.lang.reflect.Field
java.lang.reflect.Constructor
…

二、Class类的理解与获取Class的实例

1.Class类的理解

Class就是一个类名叫做Class的类（你品，你细品）

理解这个类，首先要理解类的加载过程。

java源代码经过javac的编译会变成java.class文件（字节码文件）之后呢在经过java.exe命令对字节码文件进行解释运行，这个过程就是将类加载到内存中，也叫类的加载。被加载到内存中的类被称为运行时类，这个运行时类就是Class类的实例

换句话说，Class类的实例就对应着一个运行时类

加载到内存中的类会缓存一定时间。这个时间内我们可以通过不同的方式来获取此运行时类

2.获取Class实例的几种方式

类名.class

对象.getClass

Class.forName(“想要获取运行时类，类的全路径”)

ReflectionTest.class.getClassLoader();使用类的加载器，了解即可

3.创建类的对象的方式

new

反射

4.Class实例可以是哪些结构的说明

三、了解ClassLoader

1.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

2.类的加载器的作用

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。

四、反射应用一：创建运行时类的对象

1.代码举例

Class<Person> clazz = Person.class;

Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);

2.说明

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的空参构造器。原因：
1.便于通过反射，创建运行时类的对象
2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类此构造器

五、反射应用二：获取运行时类的完整结构

我们可以通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等。。。。
典型代码：
@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);
    


@Test
public void test1()

    Class clazz = Person.class;

    //getMethods():获取当前运行时类及其所父类中声明为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);
    


/*
    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);
        
    

六、反射应用三：调用运行时类的指定结构

调用指定的属性：
@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));

//调用指定的方法：
 @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

    

调用指定的构造器：
@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);

七、反射应用四：动态代理

1.代理模式的原理

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。

想到一个比较好的例子。就像经纪人和明星一样。

你有什么事都去找我的经纪人，我的经纪人给我安排

这里的经纪人就类似与我们的代理！

2.静态代理

2.1 举例

实现Runnable接口的方法创建多线程。

Class MyThread implements Runnable //相当于被代理类
Class Thread implements Runnable //相当于代理类
main()
MyThread t = new MyThread();
Thread thread = new Thread(t);
thread.start();//启动线程；调用线程的run()

2.2 静态代理的缺点

① 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。
② 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。

3.动态代理的特点

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。

4.动态代理的实现

4.1 需要解决的两个主要问题

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。
（通过Proxy.newProxyInstance()实现）
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。
(通过InvocationHandler接口的实现类及其方法invoke())

4.2 代码实现

package com.caq.spring5;

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);
    


/**
 * 想要实现动态代理，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，返回一个代理类对象，解决问题一
    public static Object getProxyInstance(Object obj) //被代理类的对象
        MyInvocationHandler hander = new MyInvocationHandler();
        hander.bind(obj);
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), hander);
    


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，使用方法a时，就会自动的调用如下方法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 

//        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);
        return returnValue;
    


public class ProxyTest 

    public static void main(String[] args) 
        SuperMan superMan = new SuperMan();//创建被代理类的对象

//        proxyInstance:代理类的对象
        /**
         * 1.通过反射提供的API动态的创建一个代理类
         * 2.首先new一个被代理类的对象，传入创建代理类对象的方法中
         * 3.创建代理类的方法中的参数handler其实就抽象化了被代理类要执行的方法
         * 4.handler参数是一个接口，我们创建handler接口的实现类，实例化handler接口的实现类的时候参数为被代理类对象
         * 5.handler接口的实现类重写了handler的invoke方法，
         * 6.invoke方法第二个参数是Method类的method对象，我们通过这个对象可以调用运行时类的方法（运行时类就是我们的加载到内存中的被代理类）
         * 7.之后我们通过method.invoke（obj,args）,第一个obj参数就是被代理类的对象，调用invoke方法时的参数（不知道invoke的可以回顾下反射）
         * 8.这样就可以实现调用代理类对象的invoke方法时，也调用被代理类的方法
         * 反射的主要特点就是体会到它的动态性，就是因为我们的代理类没有显示的给它定义出来，而是在运行的时候根据你传入的被代理类的对象是谁
         * 我们动态的帮你创建的，体现了反射的动态性
         */
        
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("鸡蛋");

    

关键思路写在代码的注释里了~