Java基础-反射

Posted 2022-11-21 再来半包

反射基础

• 反射
• • 静态语言和动态语言
  • • 动态语言
    • 静态语言
  • Java Reflection
  • Java反射机制研究及使用
  • • Java反射机制提供的功能
    • Java反射优点和缺点
    • Java反射相关的主要API
    • CLass类
    • 获取Class类的实例
    • 哪些类型可以有Class对象
    • Java的内存分析
    • 了解：类的加载过程与ClassLoader的理解
    • 什么时候会发生类初始化
    • 类加载器的作用
    • • 双亲委派机制
    • 获取运行时类的完整结构
    • 有了Class对象，能做什么
    • 思考
    • 调用指定的方法
    • setAccessible
    • 反射操作泛型
    • ORM

反射

静态语言和动态语言

动态语言

是一类在运行时可以改变其架构的语言：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。

主要动态语言：Object-C、C#、javascript、php、Python等

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 Reflection

Reflection(反射) 是Java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。

Class c =Class.forName(“java.lang.String”);

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。

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Java反射机制研究及使用

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

Java反射优点和缺点

优点：

可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

缺点：

对性能有影响，使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

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

CLass类

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。

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（类）/interface（接口）/enum（枚举）/annotation（注解）/primitive type（基本类型）/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

方法名	功能说明
static ClassforName(String name)	返回指定类名name的Class对象
Object newlnstance()	调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体(类，接口，数组类或void)的名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类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
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMothed(String name,Class…T)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例

a)若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高。

Class clazz=Person.class;

b)已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象

Class clazz=person.getClass();

c)已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException

Class clazz =Class.forName("demo01.Student");

d)内置基本数据类型可以直接用类名.Type

Class type = Integer.TYPE;

e)还可以利用Class Loader（类加载器）

//方式一：通过对象获得
Class  c1 = person.getClass();

//方式二：forname
Class c2 = Class.forName("reflection.Student");

//方式三：通过类名.class获得
Class c3 = Student.class;

//方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
Class c4 = Integer.TYPE;

//方法五：获得父类类型
Class c5 = c1.getSuperclass();

c1、c2、c3的hashCode全部都相同，可以证明他们都是同一个类，c4因为Integer是int的包装类，所以他的TYPE则是int，c5则是c1父类的类型

哪些类型可以有Class对象

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

[]:数组

enum：枚举

annotation：注解@interface

primitive type：基本数据类型

void

 //类
        Class c1 = Object.class;

        //接口
        Class c2 = Comparable.class;

        //一维数组
        Class c3 = String[].class;

        //二维数组
        Class c4 = int[][].class;

        //注解
        Class c5 = Override.class;

        //枚举
        Class c6 = ElementType.class;

        //基本数据类型
        Class c7 = Integer.class;

        //void
        Class c8 = void.class;

        //Class
        Class c9 = Class.class;

只要元素类型与维度一样，就是同一个Class。

Java的内存分析

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了解：类的加载过程与ClassLoader的理解

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

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JilvdQyg-1627950289470)(image\\类的加载过程.png)]

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。

连接：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，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<clinit>（）方法的过程。类构造器<clinit>（）方法是由编译器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。（类构造器时构造类信息的，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<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-t8taHzRW-1627950289470)(image\\类加载流程.png)]

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）

​ 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类

​ new一个类的对象

​ 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法

​ 使用java.lang.reflect包的方法堆类进行反射调用

​ 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先回初始化它的父类

类的被动引用（不会发生类的初始化）

​ 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。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导 致子类初始化

​ 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

​ 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）

//测试类什么时候会初始化
public class Test06 

    static 
        System.out.println("main类被加载 ");
    
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException 
        //1.主动引用
//        Son son=new Son();

        //2.反射也会触发初始化
//        Class c1 = Class.forName("reflection.Son");

        //不会产生类的引用的方法
//        System.out.println(Son.b);
//        Son[] array=new Son[5];
//System.out.println(Son.M);

    

class Father
    static int b=2;

    static 
        System.out.println("父类被加载");
    

class Son extends Father
    static 
        System.out.println("子类被加载");
        m=300;
    
    static int m =100;
    static final int M=1;

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，然后再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

		//获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器（c/c++）
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        
        //测试当前类是哪个加载器
        ClassLoader classLoader = Class.forName("reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

双亲委派机制

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

实现的全部接口

所继承的父类

全部的构造器

全部的方法

全部的Field

注解

。。。

        Class c1 = Class.forName("reflection.User");

        User user=new User();
        c1=user.getClass();

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());// 获得包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//获得类名

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性

        Field[] declaredFields = c1.getDeclaredFields();//找到全部属性
        for (Field declaredField : declaredFields) 
            System.out.println(declaredField);
        

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();
        for (Method method : methods) 
            System.out.println("正常的"+method);
        


        Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) 
            System.out.println("getDeclaredMethods"+declaredMethod);
        

        //获得指定方法
        //因为可能会有重载，所以要有类型参数
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        //获得构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) 
            System.out.println(constructor);
        
        Constructor[] declaredConstructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor declaredConstructor : declaredConstructors) 
            System.out.println(declaredConstructor);
        


        //获得指定构造器
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(declaredConstructor);

小结：

在实际的操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发。

一定要熟悉Java.lang.reflect包的作用，反射机制

如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等。

有了Class对象，能做什么

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法

​ 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

思考

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗，只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

步骤如下：

​ 1）通过Class类的getDeclaredConstructor（Class … parameterTypes）取得本类的指定形参类型的构造器

​ 2）向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。

​ 3）通过Constructor实例化对象

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

①通过Class类的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

②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

setAccessible

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法

setAccessible作用是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

反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器Javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除

为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection<String>

GenericArrayType：表示一种元素类型使参数化类型或者类型变量是数组类型

TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口

WildcardType：代表一种通配符类型表达式

//通过反射获取泛型
public class Test11 
    public void test01(Map<String,User>map, List<User> list)
        System.out.println("test01");
    
    public Map<String,User> test02()
        System.out.println("test02");
        return null;
    

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException 
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        //获得泛型参数类型
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) 
            System.out.println(genericParameterType);
            //判断参数类型是否等于参数化类型
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType)
                //强转，并使用getActualTypeArguments获得真是类型信息
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) 
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                
            
        
         method = Test11.class.getMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType)
            //强转，并使用getActualTypeArguments获得真是类型信息
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) 
                System.out.println("#"+actualTypeArgument);
            
        
    

反射操作注解

getAnnotations

getAnnotation

ORM

什么是ORM

​ object relationship Mapping – >对象关系映射

id	name	age
001	ccl	3
002	hxy	18

​ 类和表结构对应

​ 属性和字段对应

​ 对象和记录对应

要求：利用注解和反射完成类和表结构的映射关系

//练习反射操作注解
public class Test12 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException 
        Class c1 = Class.forName("reflection.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) 
            System.out.println(annotation);
        
        //获得注解的value的值
        Tablecai tablecai = (Tablecai)c1.getAnnotation(Tablecai.class);
        String value = tablecai.value();
        System.out.println(value);


        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        Fieldcai annotation = name.getAnnotation(Fieldcai.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());

        
    



@Tablecai("db_student")
class Student2

    @Fieldcai(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Fieldcai(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Fieldcai(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 10)
    private String name;

    public Student2() 
    

    public Student2(int id, int age, String name) 
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    

    public int getId() 
        return id;
    

    public void setId(int id) 
        this.id = id;
    

    public int getAge() 
        return age;
    

    public void setAge(int age) 
        this.age = age;
    

    public String getName() 
        return name;
    

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

    @Override
    public String toString() 
        return "Student2" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\\'' +
                '';
    

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablecai
    String value();


//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldcai
    String columnName();
    String type();
    int length();

  public String getName() 
        return name;
    

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

    @Override
    public String toString() 
        return "Student2" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\\'' +
                '';
    

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablecai
    String value();


//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldcai
    String columnName();
    String type();
    int length();