包子学系列——Java基础第十五章_Java反射机制

Posted 2020-12-21 想用包子换论文

第十四章 Java反射机制

反射的概述

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。

框架 = 反射 + 注解 + 设计模式。

动态语言 vs 静态语言

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

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、字节码操作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！

体会反射机制的“动态性”

//体会反射的动态性
@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 = getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

/*
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();
}

反射机制能提供的功能

相关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类的理解和获取Class的实例

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()

通过 getClass()返回一个Class对象

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/interface/enum/annotation/primitive type/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

Class类的理解

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命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件
加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。

换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。

加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

获取Class实例的几种方式：（前三种方式需要掌握）

//方式一：调用运行时类的属性：.class
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);
//方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()
Person p1 = new Person();
Class clazz2 = p1.getClass();
System.out.println(clazz2);

//方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(clazz3);

System.out.println(clazz1 == clazz2);
System.out.println(clazz1 == clazz3);

//方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
System.out.println(clazz4);

System.out.println(clazz1 == clazz4);

//都是true

总结：创建类的对象的方式

方式一：new + 构造器
方式二：要创建Xxx类的对象，可以考虑：Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中查看是否有
静态方法的存在。可以调用其静态方法，创建Xxx对象。
方式三：通过反射

Class实例可以是哪些结构的说明

了解ClassLoader

类的加载过程----了解

类的加载器的作用

类的加载器的分类

Java类编译、运行的执行的流程

使用Classloader加载src目录下的配置文件

@Test
public void test2() throws Exception {

    Properties pros =  new Properties();
    //此时的文件默认在当前的module下。
    //读取配置文件的方式一：
    //        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
    //        FileInputStream fis = new FileInputStream("src\jdbc1.properties");
    //        pros.load(fis);

    //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
    //配置文件默认识别为：当前module的src下
    ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
    InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
    pros.load(is);

    String user = pros.getProperty("user");
    String password = pros.getProperty("password");
    System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);
}

反射应用一：创建运行时类的对象

代码举例

Class<Person> clazz = Person.class;

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

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

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。。。。

获取属性

@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);
    }
}

获取方法

@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

@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

@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);
    }
}

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);

}

反射应用四：动态代理

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。

静态代理

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()
}

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。

动态代理

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。

动态代理的实现

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())

例子

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);
    }
}

class HumanUtil{

    public void method1(){
        System.out.println("====================通用方法一====================");

    }

    public void method2(){
        System.out.println("====================通用方法二====================");
    }

}

class ProxyFactory{
    //调用此方法，返回一个代理类的对象。解决问题一
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

        handler.bind(obj);

        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }

}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

    private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值

    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，就会自动的调用如下的方法：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 {

        HumanUtil util = new HumanUtil();
        util.method1();

        //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);

        util.method2();

        //上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。
        return returnValue;

    }
}

public class ProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        SuperMan superMan = new SuperMan();
        //proxyInstance:代理类的对象
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当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("四川麻辣烫");

        System.out.println("*****************************");

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();

        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);

        proxyClothFactory.produceCloth();

    }
}

反射好难呀，以后弄个专门的文章理解下