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标题: Java笔记(17) 反射 [打印本页]

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作者: 来自云龙湖轮廓分明的月亮    时间: 2023-4-17 14:27
标题: Java笔记(17) 反射
需求：
根据配置文件 re.properties 中指定的信息，创建对象，并调用方法
classfullpath=com.hiibird.Cat
method=hi
使用现有技术能做到吗？

1. //首先读取配置文件
2. Properties properties = new Properties();
3. File file = new File("./Reflection/src/re.properties");
4. properties.load(new FileReader(file));
5. //可以获得类名和包路径，以及方法名，但现有方法无法利用这些信息重构该类或者调用方法
6. String classFullPath = properties.getProperty("classfullpath");
7. String methodName = properties.getProperty("method");
9. //new classFullPath(); //使用传统方法无法利用String类型的报名创建类
11. //使用反射机制
12. //1. 加载类，返回Class类型的对象
13. Class<?> clazz = Class.forName(classFullPath);
14. System.out.println(clazz);
15. //2. 通过aClass 的到加载的类 com.hiibird.Cat 的对象实例
16. Object o = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
17. System.out.println("o的运行类型：" + o.getClass());//o的运行时类型还是com.hiibird.Cat
18. //3. 通过getMethod()方法得到加载的类 com.hiibird.Cat 的methodName "hi" 的方法对象
19. //即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
20. Method method = clazz.getMethod(methodName);
21. //4. 调用：通过method 调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
22. method.invoke(o);   //传统方法 对象.方法()；反射机制：方法.invoke(对象)

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这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部配置文件，在不修改源码的情况下来控制程序，也符合设计模式的ocp原则(开闭原则：不修改源码，扩容功能)
1. 反射机制

• 反射机制允许程序员在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如成员变量，构造器和成员方法等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到。
  
• 加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以形象的称之为反射。
  

1.1 Java反射机制的作用及优缺点

• 在运行时判断任意一个对象所属的类
  
• 在运行时构造任意一个类的对象
  
• 在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
  
• 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  
• 生成动态代理
  

反射机制的优缺点：优点：可以动态的创建和使用对象(也是框架底层核心)，使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑；缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响
1.2 反射相关的主要类

• java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
  

1. Class<?> clazz = Class.forname(classfullpath);
2. Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

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• java.lang.reflect.Method：代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
  

1. //传统写法：instance.method()，反射：method.invoke(instance);
2. Method method = clazz.getMethod(methodName);
3. method.invoke(instance);

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• java.lang.reflect.Field：代表类的成员方法，Field对象标识某个类的成员变量。getField得不到私有的成员变量
  

1. //传统写法：instance.field，反射：field.get(instance)
2. Field field = clazz.getField(fieldName);
3. System.out.println(nameField.get(instance));

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• java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器
  

1. Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();//返回无参构造器
2. //通过指定构造器参数类型，获取有参构造器
3. Constructor constructor1 = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);

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1.3 反射调用优化-关闭访问检查

• Method和Field、Constructor对象都有setAceessible()方法
  
• setAccessible作用是开启和禁用访问安全检查的开关
  
• 参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查
  

1. method.setAccessible(true);//在反射调用时取消访问检查，可以稍微提高性能
2. method.invoke(instance);

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2. Class类

类定义：

1. public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
2.                                 GenericDeclaration,
3.                                 Type,
4.                                 AnnotatedElement

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基本介绍：

• Class也是类，因此也继承Object类
  
• Class类对象不是new出来的，其构造方法是私有的，只有JVM可以创建Class类对象
  
• 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次，这个对象在类加载时由JVM创建
  
• 每个类的实例都会记得自己是由那个Class实例所生成
  
• 通过Class可以完成地得到一个类的完整结构，通过一系列API
  
• Class对象是存放在堆的
  
• 类的字节码二进制数据，是存放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）
  

2.1 Class类的常用方法

方法名功能说明static Class forName(String name)返回指定类名name的Class对象Object getConstructor().newInstance()调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例getName()返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类、基本类型等)名称class getSuperclass()返回当前Class对象的超类的Class对象Class[] getInterface()返回当前Class对象的接口ClassLoader getClassLoader()返回该类的类加载器Constructor[] getConstructors()返回一个包含某些Constructor对象的数组Field[] getDeclaredFields()返回Field对象的一个数组Method getMethod(String name, Class ... paramType)返回一个Method对象，此对象的形参为paramType2.2 获取Class对象的6中方式

• 前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException。多用于配置文件，读取类全路径，加载类。实例：
  

1. Class clazz = Class.forName("java.lang.Cat");

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• 前提：已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高。多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象。实例：
  

1. Class<Cat> clazz = Cat.class;
2. //用来传递参数
3. Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);

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• 前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，多用于通过创建好的对象，获取Class对象。实例：
  

1. Class<> clazz = instance.getClass();

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• 其他方式：通过类加载器(有4种)获取Class对象
  

1. ClassLoader cl = instance.getClass().getClassLoader();
2. Class clazz = cl.loadClass("classFullPath");

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• 基本数据（int,char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class对象：
  

1. Class<Integer> clazz = int.class;

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• 基本数据类型对应的包装类，可以通过.type得到Class对象：
  

1. Class<Integer> clazz = Integer.TYPE;

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2.3 哪些类型有Class对象

• 外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
  
• interface：接口
  
• 数组
  
• enum：枚举
  
• annotation：注解
  
• 基本数据类型
  
• void
  

2.3 通过反射获取类的结构信息

java.lang.Class类

• getName:获取全类名
  
• getSimpleName:获取简单类名
  
• getFields：获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
  
• getDeclaredFields：获取本类中所有属性
  
• getMethods：获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
  
• getDeclaredMethods：获取本类中所有的方法
  
• getConstructors：获取本类所有public修饰的构造器，不包含父类的
  
• getDeclaredConstructors：获取本类中所有的构造器
  
• getPackage：以Package的形式返回包信息
  
• getSuperClass：以Class形式返回父类信息
  
• getInterfaces：以Class形式返回接口信息
  
• getAnnotations：以Annotations[]形式返回注解信息
  

java.lang.reflect.Field类

• getModifiers:以interesting形式返回修饰符【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16】：public static... -> 1+8 = 9
  
• getType：以Class形式返回类型
  
• getName：返回属性名
  

java.lang.reflect.Method类

• getModifiers：以int形式返回修饰符【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16】：public static... -> 1+8 = 9
  
• getReturnType：以Class形式获取 返回类型
  
• getName：返回方法名
  
• getParameterTypes：以Class[]形式返回参数类型数组
  

java.lang.reflect.Constructor类

• getModifiers：以int形式返回修饰符
  
• getName：返回构造器名(全类名)
  
• getParameterType：以Class[]返回参数类型数据
  

2.4. 通过反射创建对象

• 方法一：调用类中的public修饰的无参构造器
  
• 方法二：调用类中的指定构造器
  
• Class类相关方法：
  
  
  
  • getDeclaredConstructor().newInstance()：调用类中的无参构造器，获取相应类的对象
    
  • getConstructor(Class...clazz)：根据参数列表，获取对应的构造器对象
    
  • getDeclaredConstructor(Class...clazz)：根据参数列表，获取对应的构造器对象
    
  
  
• Constructor类相关方法：
  
  
  
  • setAccessible：暴破
    
  • newInstance(Object...obj)：调用构造器
    
  
  

2.5 通过反射访问类中的成员

• 根据属性名获取Field对象:Field f = clazz.getDeclaredField(属性名);
  
• 暴破： f.setAccessible(true);    //f是Field对象
  
• 访问 f.set(instance,value);     f.get(instance);
  
• 注意如果是静态属性，则set和get中的参数o，可以写成null
  

2.6 通过反射访问类中的方法

• 根据方法名和参数列表获取Method方法对象：
  Method m = clazz.getDeclaredMethod(方法名, XX.class);
  
• 获取对象：Object o = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
  
• 爆破：m.setAccessible(true);
  
• 访问：Object returnValue = m.invoke(o, 实参列表);
  
• 在反射中，如果方法有返回值，统一返回Object
  
• 注意：如果是静态方法，则invoke的参数o，也可以写成null
  

3 类加载

基本说明：反射机制是java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载。

• 静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强
  
• 动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，也不会报错，降低了依赖性
  

3.1 类加载时机

• 当创建对象时(new)//静态加载
  
• 当子类被加载时，父类也被加载//静态加载
  
• 调用类的静态成员时//静态加载
  
• 通过反射//动态加载
  

3.2 类的加载过程



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