Java技术专题「原理分析系列」分析反射底层原理及基础开发实战

Posted 2022-12-06 浩宇の天尚

Java代码基础结构

       Java代码都在类内或者接口内
        访问修饰符 【class/interface/enum】 类名 
            成员变量
            构造方法
            成员方法
            Annotation 注解
        

Class字节码在内存中分布

Class字节码和Java代码

Class类相关方法

Class:

Class.forName(String packageNameAndClassName) throws ClassNotFoundException;
    根据完整的包名.类名获取对应的Class类对象
    ClassNotFoundException 未找到指定类
	
Class类对象.getClass();
    通过类对象获取当前类对象对应的Class类对象
    例如：
        Person p = new Person();  p.getClass() ==> Person类对应Class对象
		
Class类名.class;
    通过类名获取当前类对应属性 Class对象
    例如: 
        Person.class ==> Person类对应Class对象。

---

package com.qfedu.a_reflect;

/**
 * Class类方法演示
 * @author libo
 */
public class ReflectionClassObject 

	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException 
        /*
         * Class Class.forName(String packageNameAndClassName) 
         *             throws ClassNotFoundException;
         */
        Class cls1 = Class.forName("com.project.a_reflect.Person");
        /*
         * Class 类对象.getClass();
         */
        Person person = new Person();
        Class cls2 = person.getClass();
        /*
         * Class 类名.class;
         */
        Class cls3 = Person.class;
        /*
         * 不管是通过哪一种方式获取指定类的Class对象，都是同一个Class对象
         *  因为当前Person类在当前程序中有且只占用一次代码区空间。
         */
        System.out.println("cls1 == cls2 : " + (cls1 == cls2));
        System.out.println("cls2 == cls3 : " + (cls2 == cls3));
        System.out.println("cls3 == cls1 : " + (cls3 == cls1));
    

Constructor 构造方法类

通过Class类对象获取对应类的Constructor构造方法类对象

Constructor[] getConstructors();
    获取当前Class对象对应类中所有非私有化构造方法类对象数组。

Constructor[] getDeclaredConstructors();
    【暴力反射】
    获取当前Class对象对应类中的所有构造方法类对象数组，包括私有化构造方法。

Constructor getConstructor(Class... parameterTypes);
    获取当前Class对象中，指定参数数据类型的构造方法。获取的构造方法为非私有化构造方法
    Class... parameterTypes 
        Class类型不定长参数，用于约束当前构造方法对应的数据类型。
    例如:
        无参数构造方法
        cls.getConstructor(); ==> Person();
        两个参数构造方法(int, String)
        cls.getConstructor(int.class, String.class) ==> Person(int, String)

Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes);
    【暴力反射】
    获取当前Class对象中，指定数据类型的构造方法，包括私有化构造方法
    例如:
        获取私有化String类型构造方法
        cls.getDeclaredConstructor(String.class) ==> private Person(String.class)

Constructor类对象创建对应类对象

Object newInstance(Object... parameters);
    通过Constructor类对象，执行对应的构造方法，创建对应类对象
    Object... 不定长参数，要求数据类型为Object类型。
    例如:
        Person(); 无参数构造方法
        Person p1 = (Person) constructor.newInstance();
        Person(int, java.lang.String);
        Person p2 = (Person) constructor.newInstance(10, "Java真好学"); 

package com.qfedu.a_reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
/**
 * 操作Constructor构造方法类对象
 * @author libo
 */
public class GetConstructorObject 
    public static void main(String[] args) 
            throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, 
            InvocationTargetException 
        /*
         * Class Class.forName(String packageNameAndClassName) 
         *             throws ClassNotFoundException;
         */
        Class cls = Class.forName("com.project.a_reflect.Person");

        /*
         * 1\\. 获取当前Class对象对应类中所有非私有化构造方法类对象数组
         */
        Constructor[] constructors = cls.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) 
            System.out.println(constructor);
        
        System.out.println();
        /*
         * 2\\. 【暴力反射】
         * 获取当前Class对象对应类中的所有构造方法类对象数组，包括私有化构造方法。
         */
        Constructor[] declaredConstructors = cls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : declaredConstructors) 
            System.out.println(constructor);
        
        System.out.println();

        /*
         * 3\\. 获取当前Class对象中，指定参数数据类型的构造方法。获取的构造方法为非私有化构造方法
         */
        Constructor constructor1 = cls.getConstructor();
        Constructor constructor2 = cls.getConstructor(int.class);
        Constructor constructor3 = cls.getConstructor(int.class, String.class);
        System.out.println(constructor1);
        System.out.println(constructor2);
        System.out.println(constructor3);

        /*
         * 4\\. 【暴力反射】    
         *    获取当前Class对象中，指定数据类型的构造方法，包括私有化构造方法
         */
        Constructor constructor4 = cls.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor4);

        System.out.println();
        /*
         * newInstance 创建类对象
         */
        Person p1 = (Person) constructor1.newInstance();
        Person p2 = (Person) constructor2.newInstance(10);
        Person p3 = (Person) constructor3.newInstance(20, "张三爱Java");
        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);
        System.out.println(p3);
        /*
         * 给予暴力反射操作使用权限！！！
         * setAccessible(boolean flag);
         */
        constructor4.setAccessible(true);
        Person p4 = (Person) constructor4.newInstance("Java快乐多");
        System.out.println(p4);
    

Method类对象执行方法

Object invoke(Object obj, Object... parameters);
    通过Method类对象调用，执行对应方法。
    Object obj 执行当前方法的类对象。(如果是静态static类型的方法，则传入Null即可)
    Object... parameters 对应当前方法的实际参数列表

package com.qfedu.a_reflect;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 操作Method类对象
 * 
 * @author 期年之前ying@
 *
 */
public class GetMethodObject 
    public static void main(String[] args) 
            throws ClassNotFoundException, SecurityException, NoSuchMethodException, 
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, 
            InvocationTargetException 
        /*
         * Class Class.forName(String packageNameAndClassName) 
         *             throws ClassNotFoundException;
         */
        Class cls = Class.forName("com.project.a_reflect.Person");

        /*
         * 1\\. 通过Class类对象调用，获取当前类内的所有非私有化成员方法，
         * 包含从父类继承而来子类可以使用的非私有化方法。
         */
        Method[] methods = cls.getMethods();
        for (Method method : methods) 
            System.out.println(method);
        

        System.out.println();

        /*
         * 2\\. 获取当前类自有成员方法，包括私有化方法，但是不包含父类继承给子类的方法
         */
        Method[] declaredMethods = cls.getDeclaredMethods();
        for (Method method : declaredMethods) 
            System.out.println(method);
        
        System.out.println();

        /*
         *  3\\. 根据指定方法名字和参数类型，获取非私有化成员方法
         */
        Method game1 = cls.getMethod("game");
        Method game2 = cls.getMethod("game", String.class);

        System.out.println(game1);
        System.out.println(game2);
        System.out.println();

        /*
         * 4\\. 根据指定的方法名称和参数类型，获取私有化成员方法
         */
        Method testPrivate1 = cls.getDeclaredMethod("testPrivate");
        Method testPrivate2 = cls.getDeclaredMethod("testPrivate", String.class);
        System.out.println(testPrivate1);
        System.out.println(testPrivate2);
        System.out.println();

        /*
         * 调用方法
         */
        Object object = cls.getConstructor().newInstance();
        game1.invoke(object);
        game2.invoke(object, "World Of Tank");

        /*
         * 给予暴力反射操作权限
         */
        testPrivate1.setAccessible(true);
        testPrivate2.setAccessible(true);
        testPrivate1.invoke(object);
        testPrivate2.invoke(object, "西红柿+黄瓜+鸡蛋+羊肉串");
    

Field 成员变量类

通过Class类对象获取对应类的Field成员变量类对象

Field[] getFields();
    获取类内所有非私有化成员变量数组，同样包含父类继承过来的字段

Field[] getDeclaredFields();
    【暴力反射】
    获取类内所有成员变量数组，包括私有化成员变量，但不包含父类继承过来的字段
Field getField(String fieldName);
    根据成员变量名字获取对应的成员变量对象，要求当前成员变量非私有化
    例如:    
        public int test;
        cls.getField("test");

Field getDeclaredField(String fieldName);
    【暴力反射】
    获取类内指定名字的成员变量对象，包括私有化成员变量
    例如:
        private String name;
        private int id;
        cls.getDeclaredField("name");
        cls.getDeclaredField("id");

Field类对象赋值取值成员变量

Field[] getFields();
    获取类内所有非私有化成员变量数组

Field[] getDeclaredFields();
    【暴力反射】
    获取类内所有成员变量数组，包括私有化成员变量
Field getField(String fieldName);
    根据成员变量名字获取对应的成员变量对象，要求当前成员变量非私有化
    例如:    
        public int test;
        cls.getField("test");

Field getDeclaredField(String fieldName);
    【暴力反射】
    获取类内指定名字的成员变量对象，包括私有化成员变量
    例如:
        private String name;
        private int id;
        cls.getDeclaredField("name");
        cls.getDeclaredField("id");        

package com.qfedu.a_reflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

/**
 * 操作Field类对象
 * 
 * @author libo
 *
 */
public class GetFieldObject 
    public static void main(String[] args) 
            throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException,
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, 
            InvocationTargetException, NoSuchMethodException 
        /*
         * Class Class.forName(String packageNameAndClassName) 
         *             throws ClassNotFoundException;
         */
        Class cls = Class.forName("com.project.a_reflect.Person");

        /*
         * 1\\. 获取类内所有非私有化成员变量数组
         */
        Field[] fields = cls.getFields();
        for (Field field : fields) 
            System.out.println(field);
        
        System.out.println();

        /*
         * 2\\. 获取类内所有成员变量数组，包括私有化成员变量
         */
        Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
        for (Field field : declaredFields) 
            System.out.println(field);
        
        System.out.println();

        /*
         * 3\\. 根据成员变量名字获取对应的成员变量对象，要求当前成员变量非私有化
         */
        Field test = cls.getField("test");
        System.out.println(test);
        System.out.println();

        /*
         * 4\\. 获取类内指定名字的成员变量对象，包括私有化成员变量
         */
        Field id = cls.getDeclaredField("id");
        Field name = cls.getDeclaredField("name");
        System.out.println(id);
        System.out.println(name);    
        System.out.println();

        /*
         * 取值赋值成员变量
         */
        Object obj = cls.getConstructor().newInstance();
        System.out.println(obj);
        test.set(obj, 100);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(test.get(obj));

        id.setAccessible(true);
        name.setAccessible(true);

        id.set(obj, 10);
        name.set(obj, "大哥好威武");
        System.out.println(obj);
        System.out.println(id.get(obj));
        System.out.println(name.get(obj));

        System.out.println();
        System.out.println(id.getType());
        System.out.println(name.getType());
    

暴力反射授权

class AccessibleObject 类内方法
public static void setAccessible(AccessibleObject[] array, boolean flag);
    通过类名调用的静态工具方式，给予AccessibleObject类对象或者其子类对象数组，赋值操作权限。
    子类对象包括： Field Method Constructor

public void setAccessible(boolean flag);
    通过AccessibleObject类对象调用，单一权限授权，Field Method Constructor都可以使用。