关于JAVA 反射 基础知识/编码经验的一些总结

Posted 山河已无恙

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了关于JAVA 反射 基础知识/编码经验的一些总结相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

写在前面


  • 温习一下毕业以来学习的东西。准备做成一个系列。所以对于每一部分技术点进行一个笔记整理。更多详见 java面试的一些总结
  • 笔记主要是以网上开源的一本《Java核心面试知识整理》面试笔记为原型,结合工作中学习的知识。《Effective Java》《编写高质量代码(改善Java程序的151个建议)》这两本书为方向进行整理。
  • 笔记立足DevOps。开发+运维+测试三个方向 ,面向对JAVA有一定了解的小伙伴用于温习,因为理论较多一点在不断更新,博文内容理解不足之处请小伙伴留言指正

傍晚时分,你坐在屋檐下,看着天慢慢地黑下去,心里寂寞而凄凉,感到自己的生命被剥夺了。当时我是个年轻人,但我害怕这样生活下去,衰老下去。在我看来,这是比死亡更可怕的事。--------王小波


二、JAVA 反射

动态语言

动态语言,是指程序在运行时可以改变其结构:新的函数可以引进,已有的函数可以被删除等结构上的变化。比如常见的 javascript 就是动态语言,除此之外 Ruby,Python 等也属于动态语言,而 C、C++则不属于动态语言。从反射角度说 JAVA 属于半动态语言

反射机制概念(运行状态中知道类所有的属性和方法)

反射(Reflection)机制允许程序在运行时借助Reflection API取得任何内部信息,并不能直接操作对象的内部属性及方法。反射被视为动态语言的关键

白话讲解:在 Java 中的反射机制是指在运行状态中,对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法;并且对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为Java 语言的反射机制

JAVA 反射 API

如果面试被问到,对于反射API了你了解多少?怎么回答。

Reflection API提供了ConstructorFieldMethod类,这三个类定义在java.lang.reflect包中,分别用于描述类的构造方法属性方法JAVA8之后在在java.lang.reflect包中添加了Executable抽象类,parameterl类这两个API,Executable描述类的执行对象parameter描述方法参数信息。

当然,获取这些反射APl的实例信息,还需要一个最重要对象元类Classjava.lang.Class类封装一个对象和接口运行时的状态。当类加载Class类型的对象自动创建Class没有公共构造方法,其对象是JVM在类加载时通过类加载器中的defineClass()方法自动构造的,不能显示的实例化一个class对象

如果面试被问到你刚才说了类加载,你可以讲讲类加载么?

所谓类加载,就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Java.lang.class对象。即当线程使用任何一个类时,系统都会为之创建一个java.lang.Class对象。java可以使用使用forName动态加载类文件动态加载(Dynamic Loading)是指在程序运行时加载需要的类库文件,对Java程序来说,一般情况下,一个类文件启动时或首次初始化时会被加载到内存中,而反射则可以在运行时决定是否要加载一个类,一个类文件只有在被加载到内存中才可能生成实例对象,即加载到内存中,生成Class对象,通过new关键字生成实例对象

每个类被加载之后,会生成一个Class对象,通过Class对象可以访问JVM中该类的信息,一旦类被载入JVM中同一个类将不会被再次载入,被载入的类都有一个唯一的标识,是该得到全限定类名(包括包名和类名)


Class

Class常用方法:

如果面试被问到你对Class对象了解多少,说几个常用方法,怎么回答?

Class常用方法描述
static Class forName(String className)返回指定类名Class对象
T newInstance()调用默认的构造方法,返回该Class对象的一个实例
String getName()返回Class对象锁对应的类名
构造器相关方法描述
Constructor<?>[] getConstructors()返回Class对象所对应类的所有public构造方法
Constructor<T>getConstructors(Class<?>...parameterType)返回Class对象所对应的类的指定参数列表的public构造方法
Constructor<?>[]getDeclaredConstructors()返回Class对象所对应的所有构造方法,与访问权限无关
Constructor<T>getDeclaredConstructors(Class<?>...parameterTypes)返回Class对象所对应类的指定参数列表的所有构造方法
访问权限无关,如果使用私有构造器
构造,需要开启访问权限setAccessible(true)
设置通过反射访问该成员变量时取消访问权限检查。
方法相关方法描述
Method[] getMethod()返回Class对象所对应类的所有public方法
Method getMethod(String name,Class<?>...parameterType)返回Class对象所对应的指定参数列表public方法
Method[] getDeclaredMechods()返回Class对象所对应的所有方法,与访问权限无关
Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>...parameterTypes)返回Class对象对应类的指定参数列表的方法,与访问权限无关
属性相关方法描述
Field[] getFields()返回Class对象所对应类的所有public成员变量
Field getField(String name)返回Class对象所对应的类的指定参数public成员变量
Field[] getDeclaredFields( )返回Class对象所对应类的所有成员变量,与访问权限无关
Field getDeclaredField(String name)返回Class对象所对应类指定参数成员变量,与访问权限无关

这里需要注意的是(MethodConstructor的也一样):

  • 调用getDeclaredFields()方法可以获取包括私有受保护所有属性,但不包括父类的属性
  • 调用getField()方法可以获得所有的public属性。包括从父类继承的。
注解相关方法描述
Annotation [] getAnnotation()返回Class对象所对应类上存在的所有注解
< A extends Annotation>A getAnnotation(Class < A >annotationClass )返回Class对象所对应类上存在的指定类型的注解
Class自身信息相关方法描述
Class<?>getDeclaringClasses()返回Class对象所对应的外部类
Class<?>[] getDeclaredClasses()返回Class对象所对应的类里包含的所有内部类
Class<? super T>getSuperclass()返回Class对象所对应的类里的父类的Class对象
int getModifiers()返回Class对象所对应类的修饰符,返回的整数是修饰符的对应常量,需要是使用Modified工具类解码
Class [] getInterfaces()返回Class对象所对应类实现的所用接口
Class LoadergetClassLoader()返回该类的类加载器
包相关方法描述
Package getPackage()返回Class对象所对应的
Class谓词相关方法描述
boolean isArray()判断Class对象是否表示一个数组类
boolean isEnum()判断Class对象是否表示一个枚举
boolean isInterface()判断Class对象是否表示一个接口
boolean isInstance(Object obj)判断obj对象是否是该Class对象的一个实例
boolean isAnnottation()返回Class对象是否标识一个注解类型

获取Class对象的四种方式:

如果面试被问到如何获取Class对象,怎么回答?

  1. 使用Class类forName(String classNmae)静态方法,参数class代表所需要类的全限定类名forName()方法声明抛出ClassNotFoundException受检异常,调用必须捕获或抛出异常
Class<?> reflection_demoClass = Class.forName("com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo");
  1. 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象对象.class;类的Class属性获得该类所对应的Class对象,会始代码更安全程序性更好string类型的字符串不能使用String.class方式。需要使用Class.forName(“java.lang.String”)Object类的.class文件默认是不包含参数信息的。
Class<Reflection_Demo> reflection_demoClass = Reflection_Demo.class;
  1. 调用某个类的getclass()方法来获取该类对应的class对象,该方法是Object类中的一个方法
Class<? extends Reflection_Demo> aClass = new Reflection_Demo().getClass();
  1. 调用元类Class对应的getClassLoader()获取类加载器,ClassLoader,这个有点牵强,姑且算一种吧,嘻嘻。。
 ClassLoader classLoader = Reflection_Demo.class.getClassLoader();
 Class<?> bClass = classLoader.loadClass("com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo");

下面我们看看剩下的API吧!


Executable

Executable抽象类JAVA8java.lang.reflect包下新增了一个Executable抽象类,代表可执行的类成员。Executable抽象类派生了ConstructorMethod两个子类。Executable抽象类提供了大量方法来获取参数修饰符注解等信息。

方法描述
parameter [] getparameters()获取所有形参,返回一个parameter [] 数组
int getParameterCount()获取形参个数
abstract int getModifiers()获取修饰符,返回的整数是修饰符关键字对应的常量
boolean isVarArgs()判断是否包含数量可变的形参

Constructor

Constructor类:用于表示类的构造方法。通过ClassgetConstructor()方法来获取构造方法集合

方法描述
String getName()返回构造器的名称
Class [] getParameterTypes()返回当前构造方法的参数类型
int getModifiers()返回修饰符整型标识,返回的整数是修饰符是标识常量,需要使用Modified工具类方法解码Modified.toSting(int mod),可以通过Modified.PUBLIC 查看对应的值

Method

Method类:用于封装方法的信息,调用Class对象的getMethods()方法或getMethod()可以获取当前类的所有方法或指定的方法。

常用方法功能描述
String getName()返回方法的名称
Class[] getparameterType()返回方法的参数类型
int getModifieds()返回修饰符整型标识
Class getReturnType()返回当前方法的返回类型

Field

Field类:用于封装属性信息,调用Class对象的getFields()getField()方法可以获取当前类的所有属性指定属性

常用方法描述
String getName()获取属性的名称
int getMOdifiers()返回修饰符的整型标识
getXxx(Object obj)获取属性的值,此处的Xxx对应的java8中的基本类型,如果属性是引用类型,直接使用get(Object obj)方法
setXxx(Object obj,Xxx val)设置属性的值,此处的Xxx对应Java8中的基本类型,如果属性是引用类型,直接使用set(Object obj,Object val)方法
Class [] getType()返回当前属性的类型

parameter

parameter类:是JAVA8中新增的API,每个paramtete 对象代表一个参数。Parameter类提供许多方法来获取参数信息

方法功能
int getModifiers()获取参数的修饰符
String getName()获取参数的形参名
Type getparameterizedType()获取带泛型形参类型
Class<?>getType()获取形参类型
boolean isVarArgs()判断该参数是否为可变参数
boolean isNamePreaent()判断.class文件中是否包含方法的形参名信息

利用反射创建对象的的两种方式:

如果面试被问到使用反射如何创建对象,怎么回答?

  • Class 对象的 newInstance(): 使用 Class对象的 newInstance()方法来创建该Class 对象对应类的实例,但是这种方法要求该 Class对象对应的类有默认空构造器
 Class<?> reflection_demoClass = Class.forName("com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo");
            Reflection_Demo o = (Reflection_Demo) reflection_demoClass.newInstance();

            System.out.println(o);// com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo@677327b6
  • 调用Constructor对象的newInstance(): 先使用 Class对象获取指定的 Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建 Class 对象对应类的实例,通过这种方法可以选定构造方法创建实例
 Class<?> reflection_demoClass = Class.forName("com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo");
  			Constructor<?> constructors = reflection_demoClass.getConstructor(null);
            Reflection_Demo o1 = (Reflection_Demo) constructors.newInstance(null);

            System.out.println(o1); // com.liruilong.Reflection.Reflection_Demo@14ae5a5

关于反射的一些其他编码经验:

如果面试问关于反射,平常开发中有哪些经验,要怎么回答?

  • 注意Class类本身的特殊性:Java语言把Java源文件编译为后缀为class字节码文件,然后通过ClassLocale机制把类文件加载内存中,最后生成实例执行,Java使用元类(MetaClass)来描述加载内存中类数据,即Class类,描述类对象,需要注意Class的一些特性
    • 无构造函数,不能主动实例化,Class对象在加载时由java虚拟机通过类加载器中的defineClass自动构造。
    • 可以描述基本类型 Class as=int.class;8个基本类型执行JVM中并不是一个对象,一般存在栈中,通过Class可以描述它们,可以使用int.calss描述int类型类对象
    • Class对象都是单例模式,一个Class对象描述一个类,只描述一个类,即一个类只有一个Class对象Class是java 的反射入口,只有在获得一个类的动态描述时才能动态的加载调用
  • 适时选择getDeclaredXXXgetXXXgetDeclaredMethod方法获得的是所有public访问级别的方法,包括从父类继承来的方法,而getDeclareMethod获得自身类的所有方法,包括公有的(public)私有(private),方法等,不受访问权限限制。如果需要列出所有继承自父类的方法,可以先获得父类,然后使用getDeclareMethods,之后持续递归
  • 反射访问属性方法时将Accessible设置为truejava中通过反射执行方法的步骤,获取一个对象的方法,然后根据isAccessible返回值确定是否能执行,如果返回false,则需要调用setAccessible(true),在调用invoke执行方法。
    • Access并不是语法层次理解的访问权限,而是指是否更容易获得是否进行安全检查。动态的修改一个类或方法或执行方法时都会受到Java安全体系的制约,而安全处理非常消耗资源,所以对于运行期要执行的方法或修改的属性就提供了Accessible可选项,由开发者决定是否要逃避安全体系的检查
    • AccessibleObjectfieldMethodconstructor父类决定是否可以快速访问而不进行访问控制检查AccessobleObject类中是以override变量保存该值的。
  • Accessible属性只是用来判断是否需要进行安全检查的,如果不需要则直接执行,可以提升系统性能. AccessibleObject的其他两个子类fieldconstructor也相似,所以要设置Accessibletrue
Method  method= genericDemo.class.getMethod("toArray");
		if(!method.isAccessible())
		   method.setAccessible(true);
		method.invoke(obj, args);
	
public class Foo {
	public final void doStuff() {
		System.out.println("Do liruilong ___$# ^_^");
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception, Throwable {
		Method method = Foo.class.getMethod("doStuff");
		System.out.println("可以访问吗!!"+method.isAccessible());
		method.invoke(new Foo());
	}	
  • 动态加载不适合数组,当使用forName加载一个类时,8个基本类型排除,它不是一个具体的类,还要具有可追索的类路径,否则包ClassNotFoundException异常。数组虽然是一个类,但没有定义类路径,可以加载编译后的对象动态动态加载一个对象数组,但是没有意义。在java中数组是定长的,没有长度的数组是不允许存在的。可以使用Array数组反射类来动态加载一个数组。
//动态创建一个数组
String [] strs = (String[]) Array.newInstance(String.class,8);
int[][] ints = (int [][])Array.newInstance(int.class,2,3);
元素类型编译后的类型
byte[][B
char[][C
Double[][D
Float[][F
Int[][I
Long[][J
Short[][S
Boolean[Z
引用类型(如String)[L引用类型
  • 动态可以让代理模式更灵活,java的反射框架提供了动态代理(Dynamic Proxy)机制,允许在运行期对目标对象生成代理,
    静态代理:通过代理主题角色具体主题角色共同实现抽象主题角色的逻辑的,只是代理主题角色把相关的执行逻辑委托给了具体主题角色而已。

静态代理:

interface  subject{
    public void  request();
}
class RealSubject implements subject{
    public void request(){
        
    }
}
class Proxy implements subject{
    private subject subjects = null;
    public Proxy(){
        subjects = new  RealSubject();
    }
    public Proxy(subject subjects){
        this.subjects =subjects; 
    }
    public void request(){
        befoer();
        subjects.request();
        afert();
    }
    public void befoer(){}
    public void afert(){}
}        

java基于java.lang.reflect.Proxy用于实现动态代理,使SubjectHandler作为主要的逻辑委托对象,invoke是必须要实现的,完成对真实方法的调用。即通过InvocationHandler接口的实现类来实现,所有被代理的方法都是由InvocationHandler接管实际的处理任务

动态代理

interface  subject{
    public void  request();
}
class RealSubject implements subject{
    public void request(){

    }
}
class SubjectHandler implements InvocationHandler{
    private subject subjects;
    
    private SubjectHandler(subject subjects) {
        this.subjects = subjects;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("预处理");
        Object obj = method.invoke(subjects,args);
        System.out.println("后处理");
        return obj;
    }
}
//场景类
 public static void main(String[] args)  {
      
      subject subjects = new RealSubject();
      InvocationHandler handler = new SubjectHandler(subjects);
      //当前加载器
      ClassLoader cl = subjects.getClass().getClassLoader();
      //动态代理
      subject proxy = (subject) Proxy.newProxyInstance(cl,subjects.getClass().getInterfaces().request(),handler);
      //执行具体的角色方法
      proxy.request();
    }
  • 使用反射增加装饰模式的普遍性装饰模式:动态的给一个对象添加一些额外的职责。使用动态代理可以实现装饰模式。
//动物
interface Animal{
    public void doStuff();
}
//老鼠
class Rat implements Animal{
    @Override
     public void doStuff(){
        System.out.println("Jetty Tom");
     }
}
//定义某种能力
interface  Featuer{
    public void load();
}

class FlyFeatuer implements Featuer{
    public void load(){
        System.out.println("增加 一支翅膀");
    }
}
class DigFeatuer implements Featuer{
    public void load(){
        System.out.println("增加钻地能力!");
    }
}

class DecorateAnimal implements Animal{
    private Animal animal;
    private Class<? extends Featuer> clz;
    public DecorateAnimal(Animal animal,Class<? extends Featuer> clz){
        this.animal = animal;
        this.clz = clz;
    }
    @Override
    public  void doStuff(){
        InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
            //具体的包装行为
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                Object obj = null;
            //设置包装
                // public class Modifier
                // extends ObjectModifier类提供了static方法和常量来解码类和成员访问修饰符。 修饰符集合被表示为具有表示不同修饰符的不同位位置的整数。
        //method.getModifiers()返回由该对象表示的可执行文件的Java语言modifiers 。
         if (Modifier.isPublic(method.getModifiers())){
                obj = method.invoke(clz.newInstance(),args);
         }
         animal.doStuff();
                return obj;
            }
        };
        ClassLoader cl = getClass().getClassLoader();
        Featuer Proxy = (Featuer) java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(cl,clz.getInterfaces(),handler);
        Proxy.load();
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args)  {
        //定义Jerry老树
        Animal Jerry = new Rat();
        Jerry = new DecorateAnimal(Jerry,以上是关于关于JAVA 反射 基础知识/编码经验的一些总结的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

关于JAVA 异常 基础知识/编码经验的一些总结

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