Java 面向对象（十四）

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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Java 面向对象（十四）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

反射

反射是框架设计的灵魂

一、类的加载时机

当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化。

  • 加载 ：就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。任何类被使用时系统都会建立一个Class对象。
  • 连接：验证 是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。准备 负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值。
  • 初始化：初始化成员变量等等。

加载时机

  1. 创建类的实例
  2. 访问类的静态变量，或者为静态变量赋值
  3. 调用类的静态方法
  4. 初始化某个类的子类
  5. 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象

二、类加载器

什么是类加载器classLoader

负责将 .class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。

虽然我们不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行。

类加载器分类

（1）根类加载器

  • 也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载
  • 比如System，String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中

（2）扩展类加载器

  • 负责JRE的扩展目录中jar包的加载。
  • 在JDK中JRE的lib目录下ext目录

（3）系统类加载器

  • 负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件
  • 以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径

三、什么是反射

创建一个对象的三个阶段

  1. 源文件阶段 .java的文件
  2. 字节码阶段 .class
  3. 创建对象阶段 new 对象名称

内省

在运行时能够获取JavaBean当中的属性名称和get与set方法

反射

  • 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。
  • 想要使用反射，就必须得要获取字节码文件。

四、反射机制的相关类

类名 用途
Class类 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）
Method类 代表类的方法
Constructor类 代表类的构造方法

（1）Class类

  • 获得类相关的方法
方法 用途
forName(String className) 根据类名返回类的对象
getName() 获得类的完整路径名字
newInstance() 创建类的实例
getPackage() 获得类的包
getSimpleName() 获得类的名字
getSuperclass() 获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces() 获得当前类实现的类或是接口
asSubclass(Class clazz) 把传递的类的对象转换成代表其子类的对象
Cast 把对象转换成代表类或是接口的对象
getClassLoader() 获得类的加载器
getClasses() 返回一个数组，数组中包含该类中所有公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses() 返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
  • 获得类中属性相关的方法
方法 用途
getField(String name) 获得某个公有的属性对象
getFields() 获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name) 获得某个属性对象
getDeclaredFields() 获得所有属性对象
  • 获得类中注解相关的方法
方法 用途
getAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations() 返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations() 返回该类所有的注解对象
  • 获得类中构造器相关的方法
方法 用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors() 获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors() 获得该类所有构造方法
  • 获得类中方法相关的方法
方法 用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) 获得该类某个公有的方法
getMethods() 获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) 获得该类某个方法
getDeclaredMethods() 获得该类所有方法
  • 类中其他重要的方法
方法 用途
isAnnotation() 如果是注解类型则返回true
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 如果是指定类型注解类型则返回true
isAnonymousClass() 如果是匿名类则返回true
isArray() 如果是一个数组类则返回true
isEnum() 如果是枚举类则返回true
isInstance(Object obj) 如果obj是该类的实例则返回true
isInterface() 如果是接口类则返回true
isLocalClass() 如果是局部类则返回true
isMemberClass() 如果是内部类则返回true

（2）Field类

方法 用途
equals(Object obj) 属性与obj相等则返回true
get(Object obj) 获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value) 设置obj中对应属性值

（3）Method类

方法 用途
invoke(Object obj, Object... args) 传递object对象及参数调用该对象对应的方法

（4）Constructor类

方法 用途
newInstance(Object... initargs) 根据传递的参数创建类的对象

五、获取字节码文件

1. Object类的getClass()方法

对象.getClass()

多用于对象的获取字节码的方式

2. 静态属性class

类名.class

多用于参数的传递

3. Class类中静态方法forName()

class.forName("全类名")

多用于配置文件，将类名定义在配置文件中。读取文件，加载类。

注意：在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。

e.g.

class Person 
    String name;
    Integer age;

    Person() 
    

    Person(String name, Integer age) 
        this.name = name;
        this.age = age;
    


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException 
        Class clazz1 = Class.forName("Test.Person");
        Class clazz2 = Person.class;
        Class clazz3 = new Person().getClass();
        System.out.println(clazz1 == clazz2); // true
        System.out.println(clazz2 == clazz3); // true
        System.out.println(clazz1 == clazz3); // true

六、获取构造器

方法 用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors() 获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors() 获得该类所有构造方法

获取构造器后可执行操作

方法 用途
newInstance(Object... initargs) 根据传递的参数创建类的对象

1. 获取公有的构造器

class Person 
    String name;
    Integer age;

    Person() 
    

    private Person(String name) 
        super();
        this.name = name;
    

    public Person(String name, Integer age) 
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    



public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Constructor<?>[] cons = clazz.getConstructors();
        for (Constructor<?> con : cons) 
            System.out.println(con);
        

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

        Constructor<?> con = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);
        System.out.println(con);
        Person p = (Person) con.newInstance("zsy", 20);
        System.out.println(p);

运行结果

public Test.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
--------
public Test.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
Person [name=zs, age=20]

2. 获取私有的构造器

class Person 
    String name;
    Integer age;

    Person() 
    

    private Person(String name) 
        super();
        this.name = name;
    

    public Person(String name, Integer age) 
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    



public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Constructor<?>[] cons = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> con : cons) 
            System.out.println(con);
        

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

        Constructor<?> con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(con);
        Person p = (Person) con.newInstance("zs");
        System.out.println(p);

运行结果

public Test.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
private Test.Person(java.lang.String)
Test.Person()
--------
private Test.Person(java.lang.String)
抛出java.lang.IllegalAccessException

会发现在使用私有构造器时会报异常

  • 使用暴力反射，忽略访问权限修饰符的安全检查
class Person 
    String name;
    Integer age;

    Person() 
    

    private Person(String name) 
        super();
        this.name = name;
    

    public Person(String name, Integer age) 
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    



public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Constructor<?>[] cons = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> con : cons) 
            System.out.println(con);
        

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

        Constructor<?> con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(con);
        con.setAccessible(true);
        Person p = (Person) con.newInstance("zs");
        System.out.println(p);

运行结果

public Test.Person(java.lang.String,java.lang.Integer)
private Test.Person(java.lang.String)
Test.Person()
--------
private Test.Person(java.lang.String)
Person [name=zs, age=null]

3. 获取无参构造器

class Person 
    String name;
    Integer age;

    public Person() 
    

    public Person(String name, Integer age) 
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    



public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Constructor<?> con = clazz.getConstructor();
        System.out.println(con);    // public Test.Person()
        Person p = (Person) con.newInstance();
        System.out.println(p);      // Person [name=null, age=null]

获取无参构造器时，可以简化为

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        System.out.println(p);      // Person [name=null, age=null]

七、获取字段

方法 用途
getField(String name) 获得某个公有的属性对象
getFields() 获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name) 获得某个属性对象
getDeclaredFields() 获得所有属性对象

获取字段后可执行操作

方法 用途
get(Object obj) 获得obj中对应的属性值
set(Object obj, Object value) 设置obj中对应属性值

1. 获取公有的字段

直接调用 clazz.getField("字段名称")

class Person 
    public String name;
    public Integer age;
    
    protected String a;
    String b;
    private String c;

    Person() 
    

    Person(String name, Integer age) 
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    
    


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field field : fields) 
            System.out.println(field);
        
        
        System.out.println("--------");
        Field name = clazz.getField("name");
        Field age = clazz.getField("age");
        System.out.println(name);
        System.out.println(age);
        System.out.println("--------");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        name.set(p, "zs");
        System.out.println(name.get(p));

运行结果：

public java.lang.String Test.Person.name
public java.lang.Integer Test.Person.age
--------
public java.lang.String Test.Person.name
public java.lang.Integer Test.Person.age
--------
zs

2. 获取私有的字段

class Person 
    public String name;
    public Integer age;
    
    protected String a;
    String b;
    private String c;

    Person() 
    

    Person(String name, Integer age) 
        this.name = name;
        this.age = age;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    
    


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) 
            System.out.println(field);
        
        
        System.out.println("--------");
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        Field a = clazz.getDeclaredField("a");
        Field b = clazz.getDeclaredField("b");
        Field c = clazz.getDeclaredField("c");
        System.out.println(name);
        System.out.println(age);
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
        System.out.println(c);
        System.out.println("--------");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        name.set(p, "zs");
        System.out.println(name.get(p));
        a.set(p, "a");
        System.out.println(a.get(p));
        b.set(p, "b");
        System.out.println(b.get(p));
        c.set(p, "c");
        System.out.println(c.get(p));

运行结果：

public java.lang.String Test.Person.name
public java.lang.Integer Test.Person.age
protected java.lang.String Test.Person.a
java.lang.String Test.Person.b
private java.lang.String Test.Person.c
--------
public java.lang.String Test.Person.name
public java.lang.Integer Test.Person.age
protected java.lang.String Test.Person.a
java.lang.String Test.Person.b
private java.lang.String Test.Person.c
--------
zs
a
b
抛出java.lang.IllegalAccessException

会发现在调用和设置私有字段时会报异常

  • 使用暴力反射，忽略访问权限修饰符的安全检查
class Person 
    private String c;

    Person() 
    
    


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Field c = clazz.getDeclaredField("c");
        System.out.println(c);  // private java.lang.String Test.Person.c

        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        c.setAccessible(true);
        c.set(p, "c");
        System.out.println(c.get(p));   // C

八、获取方法

方法 用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) 获得该类某个公有的方法
getMethods() 获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes) 获得该类某个方法
getDeclaredMethods() 获得该类所有方法

获取方法后可执行操作

方法 用途
invoke(Object obj, Object... args) 传递object对象及参数调用该对象对应的方法

1. 获取公有的方法

class Person 
    String name;

    public void eat(String str) 
        System.out.println(name + "在吃" + str);
    
    
    public void work() 
        System.out.println(name + "在工作");
    
    
    private void walk() 
        System.out.println(name + "在行走");
       


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        p.name = "张三";
        Method method = clazz.getMethod("work");
        method.invoke(p);   // 张三在工作

2. 获取私有的方法

类似的，使用暴力反射，忽略访问权限修饰符的安全检查

class Person 
    String name;

    public void eat(String str) 
        System.out.println(name + "在吃" + str);
    
    
    public void work() 
        System.out.println(name + "在工作");
    
    
    private void walk() 
        System.out.println(name + "在行走");
       


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        p.name = "张三";
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("walk");
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(p); // 张三在行走

3. 获取有参的方法

class Person 
    String name;

    public void eat(String str) 
        System.out.println(name + "在吃" + str);
    


public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        // 1. 获取字节码
        Class<?> clazz = Class.forName("Test.Person");
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        p.name = "张三";
        Method method = clazz.getMethod("eat", String.class);
        method.invoke(p, "苹果"); // 张三在吃苹果

九、反射实例

设计一个可以创建任意类的对象，执行此对象中任意方法的框架。

public class Student 
    public String name = "zs";

    public void study() 
        System.out.println(name + "在学习");
    

    public void eat(String str) 
        System.out.println(name + "在吃" + str);
    

    public void parents(String father, String mother) 
        System.out.println(name + "的父亲是：" + father);
        System.out.println(name + "的母亲是：" + mother);
    

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        Properties props = new Properties();
        InputStream ins = Test.class.getClassLoader().getResourceAsStream("Test/pro.properties");
        props.load(ins);
        ins.close();
        String className = props.getProperty("className");
        String methodName = props.getProperty("methodName");
        String methodArgs = props.getProperty("methodArgs");
        String[] argList = methodArgs.isEmpty() ? null : methodArgs.split(",");

        Class<?> clazz = Class.forName(className);
        Object object = clazz.newInstance();
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method method : methods) 
            if(method.getName().equals(methodName)) 
                method.invoke(object, argList);
            
        
    

className=Test.Student
methodName=parents
methodArgs=ls,ww

加载配置文件

配置文件放置位置

技术图片

一、通过文件路径加载

该方式必须知道文件的真实路径。

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        String aName = getProperties("a.properties");
        String bName = getProperties("src/b.properties");
        String cName = getProperties("src/Test/file/c.properties");
        System.out.print(aName + "\\n" + bName + "\\n" + cName);
    

    public static String getProperties(String path) throws Exception 
        InputStream ins = new FileInputStream(path);
        Properties props = new Properties();
        props.load(ins);
        ins.close();
        String className = props.getProperty("className");
        return className;

二、通过getResourceAsStream加载

（1）获取src下的指定资源

Class.getResourceAsStream(String path)

  • path 不以’/‘开头时默认是从此类所在的包下取资源

  • path 以’/‘开头则是从ClassPath根下（即‘/‘代表src）获取

其只是通过path构造一个绝对路径，最终还是由ClassLoader获取资源。

a.在同级目录下

有类me.class，同时在同级目录下有资源文件 myfile.properties，则应使用：me.class.getResource("myfile.properties");

b.在子目录下

com.x.y 下有类me.class，同时在子目录 com.x.y.file 下有资源文件 myfile.properties，则应使用：me.class.getResource("file/myfile.properties");

c.不在同级目录和子目录下

com.x.y 下有类me.class，同时在 com.x.file 目录下有资源文件 myfile.properties ，则应使用：me.class.getResource("/com/x/file/myfile.properties");

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        //String aName = getProperties("a.properties"); // 这里a不在src下，不能获取
        String bName = getProperties("../b.properties"); // 相对路径
        String cName = getProperties("/Test/file/c.properties"); // 绝对路径
        System.out.print(bName + "\\n" + cName);
    

    public static String getProperties(String path) throws Exception 
        // getResource 获取资源的绝对路径
        URL url = Test.class.getResource(path);
        System.out.println(url);
        // getResourceAsStream  获取资源的字节流
        InputStream ins = Test.class.getResourceAsStream(path);

        Properties props = new Properties();
        props.load(ins);
        ins.close();
        String className = props.getProperty("className");
        return className;

（2）获取web项目下的指定资源

ServletContext.getResourceAsStream(String path)

默认从WebAPP根目录(即:要发布在服务器下的项目的根目录(与src同级的web文件夹下))下取资源

path是否以’/‘开头无所谓。 例：

在web项目的根目录下有myfile.xml文件，则应该使用

getServleContext().getResourceAsStream("myfile.xml");

三、通过类加载的方式进行加载

Class.getClassLoader().getResourceAsStream(String path)

  • 默认则是从ClassPath根下获取，path不能以’/‘开头，最终是由ClassLoader获取资源。

a.不在同级目录和子目录下

com.x.y 下有类me.class，同时在 com.x.file 目录下有资源文件 myfile.properties ，则应使用：me.class.getClassLoader().getResourceAsStream("com/x/file/myfile.properties");

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        //String aName = getProperties("a.properties"); // 这里a不在src下，不能获取
        String bName = getProperties("b.properties");
        String cName = getProperties("Test/file/c.properties");
        System.out.print(bName + "\\n" + cName);
    

    public static String getProperties(String path) throws Exception 
        // getResource 获取资源的绝对路径
        URL url = Test.class.getClassLoader().getResource(path);
        System.out.println(url);
        // getResourceAsStream  获取资源的字节流
        InputStream ins = Test.class.getClassLoader().getResourceAsStream(path);

        Properties props = new Properties();
        props.load(ins);
        ins.close();
        String className = props.getProperty("className");
        return className;

四、通过基名

文件必须是 key=value 的properties文件

public class Test 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        //String aName = getProperties("a"); // 这里a不在src下，不能获取
        String bName = getProperties("b");
        String cName = getProperties("Test/file/c");
        System.out.print(bName + "\\n" + cName);
    

    public static String getProperties(String path) throws Exception 
        ResourceBundle bundle = ResourceBundle.getBundle(path);
        String className = bundle.getString("className");
        return className;

以上是关于Java 面向对象（十四）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java 面向对象（十四）

小峰视频十四：面向对象和类的概念

Python基础（二十四）：面向对象核心知识

Python基础（二十四）：面向对象核心知识

大数据笔记（二十四）——Scala面向对象编程实例

（二十四）面向对象