反射機(jī)制
由于需要通過(guò)外部文件配置愚铡，在不修改源碼情況下留美，來(lái)控制程序，是符合設(shè)計(jì)模式的ocp原則（開(kāi)閉原則）
- 反射機(jī)制允許程序在執(zhí)行期借助于Reflection API取得任何類的內(nèi)部信息（比如成員變量，構(gòu)造器菲语，成員方法等），并能操作對(duì)象的屬性及方法惑灵。反射在設(shè)計(jì)模式和框架底層都會(huì)用到山上。
- 加載完類之后，在堆中就產(chǎn)生了一個(gè)Class類型的對(duì)象 （一個(gè)類只有一個(gè)Class對(duì)象）英支，這個(gè)對(duì)象包含了類的完整結(jié)構(gòu)信息佩憾。通過(guò)這個(gè)對(duì)象得到類的結(jié)構(gòu)。這個(gè)對(duì)象就像一面鏡子干花，透過(guò)這個(gè)鏡像看到類的結(jié)構(gòu)妄帘，所以形象稱為：反射。
-
這面鏡子實(shí)際上它的名子就叫Class.這個(gè)是java的設(shè)計(jì)者起的池凄。
image.png
- 在運(yùn)行時(shí)判斷任意一個(gè)對(duì)象所屬的類
- 在運(yùn)行時(shí)構(gòu)造任意一個(gè)類的對(duì)象
- 在運(yùn)行時(shí)得到任意一個(gè)類所具有的成員變量和方法
- 在運(yùn)行時(shí)調(diào)用 任意一個(gè)對(duì)象的成員變量和方法
- 生成動(dòng)態(tài)代理
反射相關(guān)的主要類
- java.lang.Class:代表一個(gè)類抡驼，Class對(duì)象表示某個(gè)類加載后在堆中的對(duì)象
- java.lang.reflect.Methold: 代表類的方法
- java.lang.reflect.Field: 代表類的成員變量
- java.lang.reflect.Constructor：代表類的構(gòu)造方法
優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建和使用對(duì)象（也是框架底層核心），使用靈活肿仑，沒(méi)有反射機(jī)制致盟，框架技術(shù)就失去底層支撐
- 缺點(diǎn)：使用反射基本是解釋執(zhí)行，對(duì)執(zhí)行速度有影響
- Method和Field尤慰、Constructor對(duì)象都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是啟動(dòng)和禁用訪問(wèn) 安全檢查的開(kāi)關(guān)勾邦。
- 參數(shù)值為true表示反射的對(duì)象在使用時(shí)取消訪問(wèn)檢查，提高反射的效率割择，參數(shù)值為false則表示反射的對(duì)象執(zhí)行訪問(wèn)檢查眷篇。
class類
- Class也是類，因此也繼承Object類
- Class類對(duì)象不是new出來(lái)的荔泳，而是系統(tǒng)創(chuàng)建的
- 對(duì)于某個(gè)類的Class類對(duì)象蕉饼，在內(nèi)存中只有一份，因?yàn)轭愔患虞d一次
- 每個(gè)類的實(shí)例都會(huì)記得自己是由哪個(gè)Class實(shí)例所生成的
- 通過(guò)Class可以完整地得到一個(gè)類的完整結(jié)構(gòu)玛歌，通過(guò)一系列APi
- Class 對(duì)象是存放在堆的
-
類的字節(jié)碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)昧港，是放在方法區(qū)的，有的地方稱為類的元數(shù)據(jù)支子。（包括方法代碼创肥、變量名、方法名，訪問(wèn) 權(quán)限等叹侄。）
image.png
image.png
image.png
獲取類對(duì)象
- 已經(jīng)一個(gè)類的全類名巩搏，在這路徑下，可通過(guò)Class類的靜態(tài)方法forName獲取趾代，多用于配置文件贯底，讀取全路徑，加載類
- 已經(jīng)具體類撒强，通過(guò)Class獲取禽捆，該方式最為安全，程序性能高飘哨，多用于參數(shù)傳遞胚想，比如通過(guò)反射得到對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器對(duì)象圆米。
- 已經(jīng)某個(gè)類的實(shí)例暇屋，調(diào)用 該實(shí)例的getClass()方法獲取Class對(duì)象，
Class class1 = 對(duì)象.getClass()古徒，多用于創(chuàng)建好的對(duì)象摆马，獲取Class對(duì)象 - 其它方式
ClassLoader cl = 對(duì)象.getClass().getClassLoader()和Class class2 = cl.loadClass("類的全類名")
public class Reflection03 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
String classPath ="com.yfway.reflection.Cat";
// 1.Class.forName
Class<?> aClass = Class.forName(classPath);
System.out.println(aClass);
// 2. 類.class 用于參數(shù)傳遞
Class bClass = Cat.class;
System.out.println(bClass);
// 3. 對(duì)象.getClass() 有對(duì)象實(shí)例
Cat cat = new Cat();
Class cClass = cat.getClass();
// 4. 通過(guò) 類加載器來(lái)獲取類的Class對(duì)象
// 先得到類的加載器
ClassLoader classLoader = cat.getClass().getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//通過(guò)類加載器得到Class對(duì)象
Class<?> dClass = classLoader.loadClass(classPath);
System.out.println(dClass);
System.out.println(aClass.hashCode());
System.out.println(bClass.hashCode());
System.out.println(cClass.hashCode());
System.out.println(dClass.hashCode());
// 5. 基本數(shù)據(jù)（int, char, boolean, float, double, byte, long, short）按如下方式得到Class對(duì)象
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Character> characterClass = char.class;
Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
Class<Float> floatClass = float.class;
Class<Double> doubleClass = double.class;
Class<Byte> byteClass = byte.class;
Class<Long> longClass = long.class;
Class<Short> shortClass = short.class;
// 5. 基本數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的包裝類臼闻，可以通過(guò).TYPE得到Class類對(duì)象
Class cls= Integer.TYPE;
System.out.println(cls);
System.out.println(integerClass.hashCode());
System.out.println(cls.hashCode());
}
}
哪些類型有Class對(duì)象
- 外部類、成員內(nèi)部類囤采，靜態(tài)內(nèi)部類述呐，局部?jī)?nèi)部類，匿名內(nèi)部類
- 接口
- 數(shù)組
- 枚舉
- 注解
- 基本數(shù)據(jù)類型
- void
類加載
反射機(jī)制是java實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的關(guān)鍵蕉毯，也是通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)類動(dòng)態(tài)加載乓搬。
- 靜態(tài)加載：編譯時(shí)加載相關(guān)的類，如果沒(méi)有則報(bào)錯(cuò)代虾，依賴性太強(qiáng)
- 動(dòng)態(tài)加載：運(yùn)行時(shí)加載需要的類进肯，如果運(yùn)行時(shí)不用該類，則不報(bào)錯(cuò)棉磨，降低了依賴性
加載時(shí)機(jī)
- 當(dāng)創(chuàng)建對(duì)象時(shí)
- 當(dāng)子類被加載時(shí)
- 調(diào)用 類中的靜態(tài)成員時(shí)
-
通過(guò)反射
image.png
image.png
加載階段
JVM在該階段的主要目的是將字節(jié)碼從不同的數(shù)據(jù)源（可能是class文件江掩、也可能是jar包，甚至網(wǎng)絡(luò)） 轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字節(jié)流加載到內(nèi)存中乘瓤，并生成一個(gè)代表類的java.lang.Class對(duì)象
連接階段
- 驗(yàn)證
- 目的是為了確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求环形，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全。
- 包括：文件格式 驗(yàn)證（是否以魔數(shù)oxcafebabe開(kāi)頭）衙傀、元數(shù)據(jù)驗(yàn)證抬吟、字節(jié)碼驗(yàn)證和符號(hào)引用驗(yàn)證
- 可以考慮使用 -Xverify:none 參數(shù)來(lái)關(guān)閉大部分的類驗(yàn)證措施，縮短虛擬機(jī)類加載的時(shí)間统抬。
- 準(zhǔn)備火本，JVM會(huì)在該階段對(duì)靜態(tài)變量危队，分配內(nèi)存并初始化（對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)初始值。）這些變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配钙畔。
// n1是實(shí)例屬性茫陆，不是靜態(tài)變量，準(zhǔn)備階段不會(huì)分配內(nèi)存
public int n1 =10;
// n2 是靜態(tài)變量刃鳄，分配內(nèi)存默認(rèn)初始化0盅弛，而不是20
public static int n2 =20;
// n3 是static final 是常量钱骂，他和靜態(tài)變量不一樣叔锐，因?yàn)橐涣抠x值就不變n3 =30
public static final int n3 =30;
- 解析，虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程见秽。
初始化
- 到初始化階段愉烙，才真正開(kāi)始執(zhí)行類中定義的java程序代碼，此階段是執(zhí)行<clinit>()方法的過(guò)程解取。
- <clinit>()方法是由編譯器按語(yǔ)句在源文件中出現(xiàn)的順序步责，依次自動(dòng)收集類中的所有靜態(tài)變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語(yǔ)句，并進(jìn)行合并
- 虛擬機(jī)會(huì)保證 一個(gè)類<clinit>()方法在多線程環(huán)境中被正確地加鎖禀苦、同步蔓肯，如果多個(gè)線程同時(shí)去初始化類，那么只會(huì)有一個(gè)線程執(zhí)行這個(gè)類的<clinit>()方法振乏，其他線程都需要阻塞等待蔗包，直到活動(dòng)線程執(zhí)行<clinit>()方法完畢。
反射獲取類的結(jié)構(gòu)信息
-
class
- getName: 獲取全類名
- getSimpleName: 獲取簡(jiǎn)單類名
- getFields: 獲取所有public修飾的屬性慧邮，包含本類以及父類
- getDeclaredFields: 獲取本類中所有屬性
- getMethods: 獲取所有public修飾的方法调限，包含本類以及父類
- getDeclaredMethods: 獲取本類中所有方法
- getConstructors: 獲取所有public修飾的構(gòu)造器，包含本類 (不包含父類的）
- getDeclaredConstructors: 獲取本類中的所有構(gòu)造器
- getPackage: 以Package形成返回 包信息
- getSuperClass: 以Class形式返回 父類信息
- getInterfaces: 以Class[] 形式返回接口信息
- getAnnotations: 以Annotation[] 形式返回注解信息误澳。
-
Field
- getModifiers: 以int形式返回修飾符(默認(rèn)：0耻矮，public:1, private:2,protected:4,static:8,final:16)
11111低層機(jī)器碼五位二進(jìn)制表示 - getType: 以Class形式返回類型
- getName：返回屬性名
- getModifiers: 以int形式返回修飾符(默認(rèn)：0耻矮，public:1, private:2,protected:4,static:8,final:16)
-
Method
- getModifiers: 以int形式返回修飾符(默認(rèn)：0，public:1, private:2,protected:4,static:8,final:16)
11111低層機(jī)器碼五位二進(jìn)制表示 - getReturnType: 以Class形式獲取 返回類型
- getName：返回屬性名
- getParameterType: 以Class[] 返回參數(shù)類型數(shù)組忆谓。
- getModifiers: 以int形式返回修飾符(默認(rèn)：0，public:1, private:2,protected:4,static:8,final:16)
public class Reflection04 {
public static void main(String[] args) {
}
@Test
public void api_02() throws ClassNotFoundException {
// 得到Class對(duì)象
Class<?> pCls = Class.forName("com.yfway.reflection.Person");
// - getDeclaredFields: 獲取本類中所有屬性
Field[] declaredFields = pCls.getDeclaredFields();
System.out.println("\ngetDeclaredFields:");
for (Field declaredField : declaredFields
) {
// - getModifiers: 以int形式返回修飾符
// (默認(rèn)：0裆装，public:1, private:2,protected:4,static:8,final:16)
// 11111,五位二進(jìn)制，最后三位只有一位能是1倡缠。
System.out.println(declaredField.getName()
+ "====="
+ declaredField.getModifiers()
+ "====="
+ declaredField.getType());
}
// - getDeclaredMethods: 獲取本類中所有方法
Method[] declaredMethods = pCls.getDeclaredMethods();
for (Method declaredMethod :
declaredMethods) {
System.out.println(declaredMethod.getName()
+ "====="
+ declaredMethod.getModifiers()
+ "====="
+ declaredMethod.getReturnType()
+ "====="
+ declaredMethod.getParameterTypes());
}
}
@Test
public void api_01() throws ClassNotFoundException {
// 得到Class對(duì)象
Class<?> pCls = Class.forName("com.yfway.reflection.Person");
// - getName: 獲取全類名
String name = pCls.getName();
System.out.println("\ngetName:\n" + name);
// - getSimpleName: 獲取簡(jiǎn)單類名
String simpleName = pCls.getSimpleName();
System.out.println("\ngetSimpleName:\n" + simpleName);
// - getFields: 獲取所有public修飾的屬性米母，包含本類以及父類
Field[] fields = pCls.getFields();
System.out.println("\ngetFields:\n");
for (Field field : fields
) {
System.out.println(field.getName());
}
// - getDeclaredFields: 獲取本類中所有屬性
Field[] declaredFields = pCls.getDeclaredFields();
System.out.println("\ngetDeclaredFields:");
for (Field declaredField : declaredFields
) {
System.out.println(declaredField.getName());
}
// - getMethods: 獲取所有public修飾的方法，包含本類以及父類
Method[] methods = pCls.getMethods();
System.out.println("\ngetMethods:");
for (Method method : methods
) {
System.out.println(method.getName());
}
// - getDeclaredMethods: 獲取本類中所有方法
Method[] declaredMethods = pCls.getDeclaredMethods();
System.out.println("\ngetDeclaredMethods:");
for (Method declaredMethod :
declaredMethods) {
System.out.println(declaredMethod.getName());
}
// - getConstructors: 獲取所有public修飾的構(gòu)造器毡琉，包含本類 (不包含父類的）
Constructor<?>[] constructors = pCls.getConstructors();
System.out.println("\ngetConstructors:");
for (Constructor constructor :
constructors) {
System.out.println(constructor.getName());
}
// - getDeclaredConstructors: 獲取本類中的所有構(gòu)造器
Constructor<?>[] declaredConstructors = pCls.getDeclaredConstructors();
System.out.println("\ngetDeclaredConstructors:");
for (Constructor declaredConstructor :
declaredConstructors) {
System.out.println(declaredConstructor.getName());
}
// - getPackage: 以Package形成返回 包信息
Package aPackage = pCls.getPackage();
System.out.println("\ngetPackage:\n" + aPackage);
// - getSuperClass: 以Class形式返回 父類信息
Class<?> superclass = pCls.getSuperclass();
System.out.println("\ngetSuperClass:\n" + superclass);
// - getInterfaces: 以Class[] 形式返回接口信息
Class<?>[] interfaces = pCls.getInterfaces();
System.out.println("\ngetInterfaces:");
for (Class interface1 :
interfaces) {
System.out.println(interface1.getName());
}
// - getAnnotations: 以Annotation[] 形式返回注解信息铁瞒。
Annotation[] annotations = pCls.getAnnotations();
System.out.println("\ngetAnnotations:");
for (Annotation annotation :
annotations) {
System.out.println(annotation);
}
}
}
@Deprecated
class Person implements Serializable {
public String name;
protected int age;
String job;
private double sal;
public void p1() {
System.out.println("public m1");
}
protected void p2() {
System.out.println("protected m2");
}
void p3() {
System.out.println("m3");
}
private void p4() {
System.out.println("private m4");
}
}
-
Constructor
- getModifiers: 以int形式返回修飾符
- getName: 返回構(gòu)造器名
- getParameterType: 以Class[]返回參數(shù)類型數(shù)組。
-
訪問(wèn)屬性
- 根據(jù)屬性名獲取Field對(duì)象
File f = clazz對(duì)象.getDeclaredField(屬性名); - 暴破：
f.setAccessible(true) -
f.set(o,value)syso(f.get(o))
- 根據(jù)屬性名獲取Field對(duì)象
-
訪問(wèn)方法
- 根據(jù)方法名獲取Method方法對(duì)象
Method m = clazz.getDeclaredMethod(方法名, xx.class) - 獲取對(duì)象
Object o = clazz.getDeclaredConstractor().newInstance() - 暴破：
m.setAccessible(true) - 訪問(wèn)： Object returnValue = m.invoke(o,實(shí)參列表)
- 注意：如果是靜態(tài)方法桅滋，則invoke的參數(shù)o,可以寫成null慧耍，建議寫回對(duì)象名身辨。
- 根據(jù)方法名獲取Method方法對(duì)象
通過(guò)反射創(chuàng)建對(duì)象
java8 與 java9以下有所不同
- 方式一：調(diào)用類中的public修飾的無(wú)參構(gòu)造器
- 方式二：調(diào)用 類中指定構(gòu)造器
- Class類相關(guān)方法
- newInstance: java8 后 改到getDecalaredConstructor().newInstance()。調(diào)用類中的無(wú)參構(gòu)造器芍碧，獲取對(duì)應(yīng)類的對(duì)象
- getConstructor(Class...clazz):根據(jù)參數(shù)列表煌珊，獲取對(duì)應(yīng)構(gòu)造器對(duì)象
- getDecalaredConstructor(Class...clazz)
- Constructor類相關(guān)方法
- setAccessible: 暴破
- newInstacnce(Object...obj):調(diào)用構(gòu)造器。
public class Reflection05 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
//1.先獲取User類的Class類
Class<?> cls = Class.forName("com.yfway.reflection.User");
//2.通過(guò)public的無(wú)參構(gòu)造器創(chuàng)建實(shí)例(java8后無(wú)參構(gòu)造器只能使用這種方式泌豆，不能再使用cls.newInstance())
Object o = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
System.out.println(o);
//3.通過(guò)public的有參構(gòu)造器創(chuàng)建實(shí)例
Object o1 = cls.getDeclaredConstructor(String.class).newInstance("Tony");
System.out.println(o1);
//4.通過(guò)非public的有參構(gòu)造器創(chuàng)建實(shí)例
// 下面這句會(huì)報(bào)錯(cuò)定庵，獲取私有構(gòu)造器后，要newInstance是不允許的
// Object o2 = cls.getDeclaredConstructor(int.class, String.class).newInstance(40, "Gorgage");
Constructor<?> declaredConstructor = cls.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
System.out.println(declaredConstructor.getName());
// 使用setAccessible暴破私有
declaredConstructor.setAccessible(true);
Object o3 = declaredConstructor.newInstance(40, "Gorgage");
System.out.println(o3);
}
}
class User {
private int age = 18;
private String name = "Gorgage";
public User() {
}
public User(String name) {
this.name = name;
}
private User(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
練習(xí),定義PrivateTest類踪危，有私有name屬性蔬浙，并且屬性值為Hello Kitty，提供getName的公有方法贞远，創(chuàng)建PrivateTest類畴博，利用Class類得到私有屬性name屬性，修改私有的name值蓝仲，并調(diào)用getName方法打印name值
public class Reflection06 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
Class<?> cls = Class.forName("com.yfway.reflection.PrivateTest");
Field name = cls.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
Object o = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
Object strName1 = name.get(o);
System.out.println(strName1);
name.set(o, "Hello Gorgage");
Method m = cls.getDeclaredMethod("getName");
Object str_name = m.invoke(o);
System.out.println(str_name);
}
}
class PrivateTest {
private String name = "Hello Kitty";
public String getName() {
return name;
}
}
練習(xí)：利用Class類的ForName方法得到File類的Class對(duì)象俱病。在控制臺(tái)打印File類的所有構(gòu)造器，通過(guò)newInstance創(chuàng)建File對(duì)象袱结，并創(chuàng)建E:\mynew.txt文件
public class Reflection07 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
String filePath = "E:\\mynew.txt";
Class<?> cls = Class.forName("java.io.File");
Object o = cls.getDeclaredConstructor(String.class).newInstance(filePath);
Method m = cls.getDeclaredMethod("createNewFile");
m.invoke(o);
}
}
