JAVA反射机制与动态代理

Posted 2022-03-26 zhuchangwu

承接上篇博客里面,类加载器把类加载把类加载进内存,同时创建出了一个唯一的Class对象,其实它本质上就是一个java类,只不过功能挺特殊的---说白了,就像当初,数据多了,用集合装,还多?写个类,用对象装, 类可以对一系列数据的描述,然后谁描述类呢-->Class里面有类的基本信息 1.类的属性:Field 2. 方法:Method 3 .构造器:Constructor(这三个属性都有自己的对应类)

都说java是一门动态语言,怎么着他就动态了呢? reflection反射! 通过反射,我们可以动态的获取类的实例,平时我们自己写东西,用到反射的几率几乎没有,但是像Spring,Hibernate,Mybatis等等等等这些框架的底层到处都是反射

初学spring时接触下面这个配置, Spring的控制反转,IOC,把对象交给Spring创建,依稀记得当初写一大堆xml配置文件,那时候很蒙!其中,把对象的创建权反转给Spring的时候,需要这样:

 <bean id="小写类名"  , class="带包名的全类名">
   <property name="XXX" value="XXX"/>
 </bean>

她其实就是在通过反射,帮我们创建对象

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言归正传,下面分如下几步展开

1.获取class对象的三种方式

1. 抛弃 new , 动态构建任意一个类的对象
2. 获取一个类的任意成员变量和方法,不论是否被private修饰
3. 调用任意一个对象的方法
4. 跨越泛型检验
5. 动态代理
6. 反射&泛型

一: 获取class对象的三种方式

图1

• 源代码阶段(使用频率最多)

//1 注意,当我用ide 快捷生成 左半部分的时候,   Class<?> forName  即便<?>是问号,他也是泛型的
//Class<?> forName = Class.forName("com.atGongDa.entity.person");

//2 然后我们可以这样
// Class<person> personClass = (Class<person>) Class.forName("com.atGongDa.entity.person");

//3 但是,在开发的时候,是不会写上泛型的,因为在开发框架的人们,在写它的时候,是不知道,程序员要传递进来什么类型
Class forName = Class.forName("com.atGongDa.entity.person");

/*
newInstance() 创建对象的实例, 注意这里获取的对象,和直接new 出来的对象是不一样的,不知直接调用类里面的方法
调用的是无参的 构造器, 这也是为什么要习惯性的写上一个无参的构造器,留着给反射用!!!
*/
Object o = forName.newInstance();
System.out.println(o);

• 字节码阶段

类名.class

• 对象阶段

对象.getClass()

这个意义不太大, 我们都拿到对象了, 它是啥类型,有什么,点进去看就行了,还getClass()干啥,南辕北辙

二. 抛弃 new , 动态构建任意一个类的对象,获取它的方法并执行

 //获取Class对象,它里面它里面封装着类的属性和方法
 Class clazz= Class.forName("com.atGongDa.entity.person");
 // 创建类实例,不过直接使用它没意义(因为我最终的目的还是使用对象里面的方法和字段)
 Object o = clazz.newInstance();

获取类中的方法(包含它父类的方法),不包括获取不到私有的

返回值: Method对象数组,里面的method对象是我们上面person中方法的抽象实体,类方法或实例方法（包括抽象方法）如果你去看它的API会发现它里面有一系列的方法,比如和它代表的方法执行

 Method[] methods = clazz.getMethods();

获取所有的方法(包含私有的)

Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();

获取指定的方法

Method method = clazz.getDeclaredMethod("text");

暴力反射,执行方法

    //执行方法: Method对象执行方法,
    // 两个参数
    //  谁的方法? 创建实例
    //  获取method对象
    // Method对象调用invoke()
    Object o = clazz.newInstance();
    method.setAccessible(true);
   method.invoke(o,null); ///参数就是原方法的参数

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三. 获取类的任意字段

• Field 也是个类,提供有关类或接口的单个字段的信息，以及对它的动态访问权限。反射的字段可能是一个类（静态）字段或实例字段。

@Test
public void textField() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException 
    //获取所有字段
    Field[] fields = person.class.getDeclaredFields();
    for (Field f:fields) 
        System.out.println("字段=="+f.getName());
    
    //获取指定名字的字段
    Field field = person.class.getDeclaredField("neme");
    System.out.println(field.getName());

   /* Field neme = person.class.getField("neme");
    System.out.println(neme.getName());*/

   //获取指定对象的Field值
    Object p  = new person("张武",11);
    //暴力反射
    field.setAccessible(true);
    Object o = field.get(p);
    System.out.println(o);

    //给指定对象的 当前字段设置值
    field.set(p,"haha"); //filed 字段是上面的neme

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四. 工具方法

• 很多框架底层都使用类似的方法,去配置文件里面读取我们的配置,然后把需要的截取出来,当作参数,传递到方法执行

1. 对象+方法名+可变参数

/* @Param obj 对象
* @Param methodName 方法名
* @Param avgs 方法参数,可变参数
*
* 要求,执行执行指定对象的指定方法
* */
@Test
public Object invoke1(Object obj,String methodName,Object ... avgs) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException 

    //创建 长度为avgs   类型为Class  的数组, (可变参数可以看作一个数组)
    Class[] classes = new Class[avgs.length];
    //循环 avgs.length 次 , 把每个入参的Class映射,传递进 Class数组中  ,得到的这个Class类型数组,就是getDeclaredMethod需要的第二个入参
    for (int i=0;i<avgs.length;i++)
       classes[i] = avgs[i].getClass();
    
    Class clazz = obj.getClass();
    /*
    @CallerSensitive
    public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
    throws NoSuchMethodException, SecurityException 
     可以看到他的第二个参数是Class类型的,但是具体是啥类型,不知道,所以使用上面啊那个for循环推到
 * */
    try 
        Method method = clazz.getDeclaredMethod(methodName,classes);
        //若 方法是私有的可访问
        method.setAccessible(true);
        return method.invoke(obj,avgs);
     catch (NoSuchMethodException e) 
        e.printStackTrace();
    
    return  null;

2, 带包名的全路径+方法名+可变参数

/*
 * 工具方法
 * @Param String objName 对象
 * @Param methodName 方法名
 * @Param avgs 方法参数,可变参数
 *
 * 要求,执行执行指定对象的指定方法
 * */
@Test
public Object invoke2(String objName,String methodName,Object ... avgs) throws Exception
    Object o1 = Class.forName(objName).newInstance();
   // return  invoke1(o1,methodName,avgs);
    Class[] classes = new Class[avgs.length];
    for(int i=0;i<avgs.length;i++)
        classes[i]=avgs[i].getClass();
    
    //获取Method 对象
   Method declaredMethod = o1.getClass().getDeclaredMethod(methodName, classes);
    System.out.println("方法名=="+declaredMethod.getName());
    //暴力反射
    declaredMethod.setAccessible(true);
   return declaredMethod.invoke(o1, avgs);

1. 如果本类无传递进来方法名,去父类中查找

 //在 本类中查找 ,找不到,去父类中查找
    public Method getMethod(Class clazz, String name, Class... avgs)
        for(;clazz!=Object.class;clazz = clazz.getSuperclass())
            try 
              return  clazz.getDeclaredMethod(name,avgs);
             catch (Exception e) 
                e.printStackTrace();
            

               return null;
    

五.动态代理

• 为啥要代理?

代理的目的就是给现有的类的对象的功能进行增强, 代理对象 = 原对象 + 增强方法

• 难道只有代理才能增强吗?

当然不是,如果这个类是我们自己写的,手上有整套源码,我们直接改源代码就好了,问题是,大多数情况下,类是我们继承来的,没有源码让咱改,想增强?只能代理

• 框架中的典型代表

Spring AOP 的面向切面编程就把它使用的淋漓尽致, 来多少对象我不关心,让他们排队站好.我可以在他们身上横切一刀, 给他们集体增强

注意点:

• 为谁代理? --> 我们自己创建被代理对象(这个被代理的对象必须是 一个接口的实现类)

下面看看如何玩转动态代理

API

 /**
 * @param   loader the class loader to define the proxy class
 * @param   interfaces the list of interfaces for the proxy class
 *          to implement
 * @param   h the invocation handler to dispatch method invocations to
 */
Proxy.newProxyInstance (ClassLoader loader,
                        Class<?>[] interfaces,
                        InvocationHandler h)  //根据传递进去的被代理类的信息,生成代理对象

• 参数1: 被代理的对象用到什么类加载器,编译的时候是不知道的,所以第一个参数我们要把被代理对象使用的类加载器告诉代理对象

• 参数2: 被代理的对象要至少要实现了一个接口,大家看上面newProxyInstance的第二个参数,是一个Class<?>[]未知类型的Class对象的数组,代理对象要通过它找到他所实现的接口中有什么方法, 换句话说,我们只能代理接口中的方法(进而增强它的实现类中的方法)

实例:

接口

public interface Calcullator 
    public float add(Integer i,Integer j);
    public float sub(Integer i,Integer j);

实现类

public class CalcullatorImpl implements Calcullator 
    @Override
    public float add(Integer i, Integer j) 
    
        return i+j;
    
    @Override
    public float sub(Integer i, Integer j) 
        return i*j;
    

代理

@Test
public void lastProxy()
    Calcullator calcullator = new CalcullatorImpl();
  Calcullator c =  (Calcullator) Proxy.newProxyInstance(calcullator.getClass().getClassLoader(), new Class[]Calcullator.class,
        new InvocationHandler() 
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable 
                logger.info("开启事务");
                    // 执行方法
                 try 
                     Object result = method.invoke(calcullator, args);
                     logger.info("提交事务");
                     return result;
                  catch (Exception e)
                     logger.info("回滚事务");
                 
                 return null;
            
        );
    System.out.println(c.add(1,2));

划重点!这里有个坑

千万不要在 InvocationHander里面使用 proxy对象,不然就是个死循环

原因:
当我们执行完c.add(1,2)时,c是我们增强后的对象,调用add,触发的回调函数,下一步就会执行InvocationHandler的invoke方法,而它的参数Object类型的proxy就是它最终要返回的对象,我们如果在这里面使用它了,会重新触发invoke方法,方法里面有调用它,再触发invoke,无限循环

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六. 泛型与反射

• 反射越过泛型检查

//反射越过泛型检验
@Test
public void text2() throws Exception 
    //ArrayList<Integer>在这个集合中添加一个 String 字符串....
    //思路:泛型只是在编译期才有,但是真正运行起来就被擦出了...反射ArrayList<Integer>   拿到他的字节码文件(运行期)再添加字符串
        ArrayList <Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(111);   //无错
       //list.add("abc");  //报错
        Class clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
        Method add = clazz.getMethod("add" , Object.class);
        add.invoke(list,"abc");  //泛型反射
    for (Object a: list) 
        logger.info(a);
    

• 反射在框架中的使用

假设这样的情景 ,首先,我们拿着id去数据库中查询一个实体,我们的都知道,直接出来的数据肯定是 String字符串,但是我们使用的那些持久层的框架却能给我们返回一个 javaBean(查出来的数据封装在javaBean里面),模拟下它的实现

首先准备下面的javaBean以及持久层的Dao

@lombok
public class person 

    @namePro(name="张三")
    private  String neme;
    private  Integer age;
    public person() 
        System.out.println("无参的构造器");
    

    public person(String neme, Integer age) 
        System.out.println("有参的构造器");
        this.neme = neme;
        this.age = age;
    

personDao

这里有个比较有意思的事,原来我记得看到下面的personDao的时候,想都没想为什么它会这么写? 现在看看,好套路啊! 突然想起来 SpringDataElasticsearch,SpringDataJpa里面的Repository,Mybatis里面的通用mapper,类似让我们这样写, 只不过他们哪里都是接口,而我们现在是class类型. 底层全是反射,智慧与套路并存

public class PersonDao extends  Dao<person>  

我的表演,从测试类入手

测试类

///泛型与反射组合,很多框架经常使用下面这个方法
@Test
public void text1() throws Exception 
    PersonDao personDao = new PersonDao();
    
    //根据id 问dao要 person
    //从数据库中按照 i  把对象的信息找出来,但是这个时候, 从数据库里面拿出来是信息仅仅的一些字段的信息,
    // 我们的要求是:  当service层调用get()方法的时候, 我返回给他的是一个包装好的对象, 也就是说, 我通过反射创建T类型 的对象,然后返回给他
    person p = personDao.get(1);
    logger.info("p=="+p);

get方法,主要做两件事 1. 创建实例 2. 查询数据库把数据添加到实例对象中

• 先看看上面的测试类,我们直接new的是personDao,而它继承了Dao,在继承的时候我们指定了它的类型是person类型,为什么这么设计? 因为设计框架的人,根本不知道你会传递进来一个person还是一个animal,所以他在写Dao时,一定会给它加上泛型 ( Dao就在下面)
• 思考一下,它是入给创建实例的

使用反射创建实例?我们知道一准是 通过Class.newInstance()方法,那么问题来了,1 .首先想想我们要谁的Class,person的class ,2. Class我咋整出来? 总不能使用T.class吧? 编译都过不去啊. 大家通过观察,发现person唯一出现的位置就是personDao的泛型的位置, 我们要做的就是把Dao的泛型取出来,赋给我们提前声明的Class clazz,这样一直全ok

具体怎么做的?
大家可以看下面的解决方法: 在Dao的构造方法中着手

持久层

public class Dao<T> 
public static final Logger logger = Logger.getLogger(Dao.class);
//目标就是获取 T  对应的Class 对象 , 为什么像下面那么写呢? 因为  T.class 不存在

private Class<T> clazz;

public Dao() 
    logger.info("dao 的无参构造器");

    //结果:10:52:37,546  INFO Dao:14 - Dao's Constructor 's  this [email protected]  全类名
    //为啥是personDao  因为this是当前调用这个函数的对象,而当前对象是我 new  PersonDao()
    logger.info("打印this的全类名 =="+this);

    logger.info("this的 Class对象"+this.getClass());

    //获取Dao子类的父类
    Class clazz1 = this.getClass().getSuperclass();

    logger.info("this的父类的Class对象=="+clazz1);
    //this的父类的Class对象==class com.atGongDa.entity.Dao   结果还是没有T 泛型

    //获取Dao子类带泛型参数的父类,Dao<person>
    Type type = this.getClass().getGenericSuperclass();

    logger.info("type=="+type);  //com.atGongDa.entity.Dao<com.atGongDa.entity.person>
    //注意: Type 是 Java 编程语言中所有类型的公共高级接口。它们包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型
    //我们要使用的是他的子接口  ParameterizedType  里面的
    /*Type[] getActualTypeArguments()返回表示此类型实际类型参数的 Type 对象的数组。
        注意，在某些情况下，返回的数组为空。如果此类型表示嵌套在参数化类型中的非参数化类型，则会发生这种情况。
        返回 :表示此类型的实际类型参数的 Type 对象的数组
    * */

    //获取具体的泛型参数
    if(type instanceof ParameterizedType)     //这是
        ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType)type;
        Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
        //这有个技巧,假如说我们仅仅想看看数组里面有什么,用工具Arrays.asList()
        logger.info("T=="+ Arrays.asList(actualTypeArguments));//[class com.atGongDa.entity.person]

        if(actualTypeArguments!=null&&actualTypeArguments.length>0)
            Type arg = actualTypeArguments[0];
            logger.info("arg=="+arg);

            if (arg instanceof Class)
                clazz= (Class<T>) arg;
            
        
    


 //从数据库中按照 i  把对象的信息找出来,但是这个时候, 从数据库里面拿出来是信息仅仅的一些字段的信息,
// 我们的要求是:  当service层调用get()方法的时候, 我返回给他的是一个包装好的对象, 也就是说, 我通过反射创建T类型 的对象,然后返回给他
public T get(Integer i) throws Exception 
    //问题是啥呢?  那么如何得到 Dao<T> T所对象的Class对象
    // T.class   没有
    logger.info("Dao get==>"+clazz);
    
    //创建实例
    T t1 = clazz.newInstance();
    //这里直接手动写属性名, 获取它的属性,把查出来的值放进去      
    Field name = clazz.getDeclaredField("neme");
    /**
     *  当然框架的设计者肯定不会这么做,因为它根本不知道现在的clazz是个啥! 
     *  他们获取全部的属性,和结合数据库中查询出来的属性 封装clazz对象里面 (这也是为什么PO的属性名不能乱写,和数据表字段是有关联的)
     *  Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
     */

    name.setAccessible(true);
    name.set(t1,"张三");
    //返回Class对象
    return t1;

---

Class的另一种用法

• 直接读取类路径下的配置文件

   Object o = forName.newInstance();
  InputStream resourceAsStream = o.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("123.properties");