java的反射机制（重要）

Posted 2020-11-21 xdyixia

 1，反射的概念

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

java程序的加载过程：源文件 .java --- 经过编译（javac.exe）--- 得到一个或多个 .class文件 --- 再运行(java.exe) --- 就会对需要用到的类进行加载（通过JVM的类加载器）--- 把 .class 加载到内存后 JVM会自动根据.class给java.lang.Class实例化一个Class对象，该对象和.class一一对应（即一个类就一个Class对象）--- 然后再根据 Class对象创建该类的对象。

因此：java.lang.Class就是反射的源头。

1）java.lang.Class的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。（包括基本数据类型）

2）java.lang.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。也就是这不需要我们自己去处理创建，JVM已经帮我们创建好了。

2，反射的优缺点

静态编译：在编译时确定类型，绑定对象，即通过。
动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度发挥了Java的灵活性，体现了多态的应用，有以降低类之间的藕合性。

反射机制的优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性（特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显）。通过反射机制我们可以获得类的各种内容，进行反编译。

反射机制的缺点：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让它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

3，反射的用法

3.1，获取java.lang.Class对象的三种方法

1. 通过运行时类的对象，调用其getClass()方法
2. 调用运行时类的.class属性
3. 调用Class的静态方法forName(String className)。此方法报ClassNotFoundException

public class Student {
}

public class Reflect {
    public static void main(String[] args) {
        // (1)通过运行时类的对象，调用其getClass()方法
        Student stu1 = new Student();// 这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
        Class stuClass = stu1.getClass();// 获取Class对象
        System.out.println(stuClass.getName());

        // (2)调用运行时类的.class属性
        Class stuClass2 = Student.class;
        System.out.println(stuClass == stuClass2);// 判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是否是同一个

        // (3)调用Class的静态方法forName(String className)。此方法报ClassNotFoundException
        try {
            Class stuClass3 = Class.forName("com.jp.Student");// 注意此字符串必须是真实路径
            System.out.println(stuClass3 == stuClass2);// 判断三种方式是否获取的是同一个Class对象
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

说明：

1）在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。上面三种方法都是去内存获取这个Student这个类（即java.lang.Class的一个实例）

2）如果Student类写错了，第一二种编译时就报错（编译器会对java源码进行词法分析、语法分析、语义分析等步骤才编译为字节码）； 第三种编译时会通过，但是运行时会报错；这就说明了第三种是动态的编译。

为了说明 2）来做个试验

第一步：把Student类改成错的

public class Student {
    int a = gg;//很明显错的
}

第二步：分别单独运行Reflect类里的三种获取Class实例对象的方法

运行前涉及到的两个类

单独运行第一种方法的结果：编译错误。说明也对Student.java进行了编译，如果Student类没有错误也会生成.class（单独运行第二种方法和第一种结果一样）

 

单独运行第三种方法的结果：编译成功，说明编译时并不会去编译Class.forName（）里的类

3.2，有了java.lang.Class实例（即除Class类的其他类的运行时类）后可以做什么

3.2.1 应用一：可以创建对应的运行时类的对象

//方法一：Class的newInstanc()方法
@Test
  public void test1() throws Exception{
      Class clazz = Class.forName("com.jp.Animal");//拿到Class实例（即运行时类）
      Object obj = clazz.newInstance();
      Animal a = (Animal)obj;
      System.out.println(a);
  }

//方法二：Class的getDeclaredConstructor()方法，拿到指定的构造器，再用构造器的newInstance()方法
    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Class clazz = Animal.class;//拿到Class实例（即运行时类）
        Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//这里和上面说的一致，对象都有Class实例，包括基本数据类型、字符串等等
        cons.setAccessible(true);
        Animal a = (Animal)cons.newInstance("Tom",10);
        System.out.println(a);
    }

3.2.2 应用二：调用对应的运行时类中指定的结构（某个指定的属性、方法、构造器等）

1）获取构造方法

批量的方法：

public Constructor[] getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)

获取单个的方法，并调用： 

public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法：

public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的，或受保护、默认、公有；

 2）获取成员变量

批量的

Field[] getFields():获取所有的"公有字段"

Field[] getDeclaredFields():获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有；

获取单个的

public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段；

public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)

  3）获取方法

批量的：

public Method[] getMethods():获取所有"公有方法"；（包含了父类的方法也包含Object类）

public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法，包括私有的(不包括继承的)

获取单个的：

public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)

• 参数：
• name : 方法名；
• Class ... : 形参的Class类型对象

public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)

调用方法：

 Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):

• 参数说明：
• obj : 要调用方法的对象；
• args:调用方式时所传递的实参

Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);//拿到运行时类Method的实例对象
System.out.println(m);
//实例化一个Student对象
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
Object result = m.invoke(obj, 20);//需要两个参数，一个是要调用的对象（反射得到），一个是实参（m方法需要的参数）

 如果获得的Method的实例对象 是 静态方法的，则运行该静态方法时，.invoke(null,20)，对象类型可以写null。

4，典型的应用

1）代理设计模式中的动态代理

动态代理：在程序运行时，根据被代理类及其实现的接口，动态的创建一个代理类。当调用代理类的实现的抽象方法时，就发起对被代理类同样 方法的调用。

2）通过反射运行配置文件内容（这就是IOC容器的基本原理）

Student类：

public class Student {
    public static void show(){
        System.out.println("is show()");
    }
}

配置文件以txt文件为例子（pro.txt）：

className = Student
methodName = show

测试类（应用程序）：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/*
 * 我们利用反射和配置文件，可以使：应用程序更新时，对源码无需进行任何修改
 * 我们只需要将新类发送给客户端，并修改配置文件即可
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 通过反射获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));// "Student"
        // 2获取show()方法
        Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));// show
        // 3.调用show()方法
        m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
    }
    // 此方法接收一个key，在配置文件中获取相应的value
    public static String getValue(String key) throws IOException {
        Properties pro = new Properties();// 获取配置文件的对象
        FileReader in = new FileReader("pro.txt");// 获取输入流
        pro.load(in);// 将流加载到配置文件对象中
        in.close();
        return pro.getProperty(key);// 返回根据key获取的value值
    }
}

 控制台输出

需求：
当我们升级这个系统时，不要Student类，而需要新写一个Student2的类时，这时只需要更改pro.txt的文件内容就可以了。代码就一点不用改动

要替换的student2类：

 

配置文件更改为：

控制台输出：

is show2();

3）通过反射越过泛型检查

泛型用在编译期，编译过后泛型擦除（消失掉）。所以是可以通过反射越过泛型检查的

package fanXing;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

/*
 * 通过反射越过泛型检查
 * 
 * 例如：有一个String泛型的集合，怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值？
 */
public class FanXing {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
        strList.add("aaa");
        strList.add("bbb");

        // strList.add(100);//如果直接在这添加 100 的话 编译就报错了。
        // 获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据 
        Class listClass = strList.getClass(); // 得到 strList 对象的字节码 对象
        // 获取add()方法
        Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
        // 调用add()方法
        m.invoke(strList, 100);

        // 遍历集合
        for (Object obj : strList) {
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

 

参考：

https://blog.csdn.net/sinat_38259539/article/details/71799078

https://blog.csdn.net/fuzhongmin05/article/details/61614873