Java-反射機(jī)制

1.1 框架的概念

? 半成品軟件篙贸⊥抖樱可以在框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件開發(fā)，簡化編碼爵川。學(xué)習(xí)框架并不需要了解反射敷鸦，但是要是想自己寫一個(gè)框架，那么就要對(duì)反射機(jī)制有很深入的了解寝贡。

1.2 反射

? 反射機(jī)制：將類的各個(gè)組成部分封裝為其他對(duì)象扒披，這就是反射機(jī)制。

反射的好處：

可以在程序運(yùn)行過程中圃泡，操作這些對(duì)象碟案。
可以解耦，提高程序的可擴(kuò)展性颇蜡。

補(bǔ)充:Java代碼在計(jì)算機(jī)中經(jīng)歷的三個(gè)階段：

U1vYJf.png

Source源代碼階段：.java被編譯成.class字節(jié)碼文件价说。
Class類對(duì)象階段：.class字節(jié)碼文件被類加載器加載進(jìn)內(nèi)存，并將其封裝成Class對(duì)象（用于在內(nèi)存中描述字節(jié)碼文件）澡匪，

Class對(duì)象將原字節(jié)碼文件中的成員變量抽取出來封裝成數(shù)組Field[],

將原字節(jié)碼文件中的構(gòu)造函數(shù)抽取出來封裝成數(shù)組Construction[]熔任，

在將成員方法封裝成Method[]。當(dāng)然Class類內(nèi)不止這三個(gè)唁情，還封裝了很多疑苔，我們常用的就這三個(gè)。
RunTime運(yùn)行時(shí)階段：創(chuàng)建對(duì)象的過程new甸鸟。

2.1 獲取Class對(duì)象的方式

獲取Class對(duì)象的三種方式對(duì)應(yīng)著java代碼在計(jì)算機(jī)中的三個(gè)階段

Source源代碼階段

Class.forName("全類名")：將字節(jié)碼文件加載進(jìn)內(nèi)存惦费，返回Class對(duì)象
- 多用于配置文件兵迅，將類名定義在配置文件中。讀取文件薪贫，加載類恍箭。
Class類對(duì)象階段

類名.class：通過類名的屬性class獲取
- 多用于參數(shù)的傳遞
Runtime運(yùn)行時(shí)階段

對(duì)象.getClass()：getClass()方法是定義在Objec類中的方法
- 多用于對(duì)象的獲取字節(jié)碼的方式

結(jié)論：同一個(gè)字節(jié)碼文件(.class)在一次程序運(yùn)行過程中，只會(huì)被加載一次瞧省，無論通過哪一種方式獲取的Class對(duì)象都是同一個(gè)扯夭。

舉例

public void reflect1() throws ClassNotFoundException {     
    //方式一：Class.forName("全類名");     
    Class cls1 =    Class.forName("com.test.domain.Person");   //Person自定義實(shí)體類     
    System.out.println("cls1 = " + cls1);      //方式二：類名.class  
    Class cls2 = Person.class;     
    System.out.println("cls2 = " + cls2);      //方式三：對(duì)象.getClass();
    Person person = new Person();             
    Class cls3 = person.getClass();     
    System.out.println("cls3 = " + cls3);      // == 比較三個(gè)對(duì)象
    System.out.println("cls1 == cls2 : " + (cls1 == cls2));    //true
    System.out.println("cls1 == cls3 : " + (cls1 == cls3));    //true

3.1 Class對(duì)象功能

詳見JDK文檔 JDK doc-zh

3.1.1 成員變量Field

Field[] getFields()：獲取所有public修飾的成員變量

Field getField(String name) 獲取指定名稱的 public修飾的成員變量

Field[] getDeclaredFields()獲取所有的成員變量，不考慮修飾符

Field getDeclaredField(String name) 獲取指定名稱的所有的成員變量

測試類：

class Person {      
    public String a;            
    protected String b;       
    String c;            
    private String d;
}

Field的有關(guān)操作

設(shè)置值 void set(Object obj, Object value)
獲取值 get(Object obj)
忽略訪問權(quán)限修飾符的安全檢查 setAccessible(true):暴力反射

測試：getFields和getField(String name)

public void reflect2() throws Exception {     
    //0鞍匾、獲取Person的Class對(duì)象     
    Class personClass = Person.class;      
    //1交洗、Field[] getFields()獲取所有public修飾的成員變量     
    Field[] fields = personClass.getFields();     
    for(Field field : fields){         
        System.out.println(field);     
    }
    System.out.println("=============================");     
    //2.Field getField(String name)     
    Field a = personClass.getField("a");      
    //獲取成員變量a 的值 [也只能獲取公有的，獲取私有的或者不存在的字符會(huì)拋出異常]
    Person p = new Person();     
    Object value = a.get(p);     
    System.out.println("value = " + value); // value == null     
    //設(shè)置屬性a的值     
    a.set(p,"張三");     
    System.out.println(p); // Person(name=null,a="張三", ...)
}

測試 getDeclaredFields和getDeclaredField(String name)方法

對(duì)于私有變量雖然能會(huì)獲取到橡淑，但不能直接set和get ,如果需要构拳，加上暴力破解

public void reflect3() throws Exception {     
    Class personClass = Person.class;      //Field[] getDeclaredFields()：獲取所有的成員變量，不考慮修飾符     
    Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
    for(Field filed : declaredFields){
        System.out.println(filed);     
    }
    System.out.println("===================================");
    //Field getDeclaredField(String name)     
    Field d = personClass.getDeclaredField("d");
    //private String d;
    Person p = new Person();
    Object value1 = d.get(p);    //會(huì)拋出異常
    System.out.println("value1 = " + value1);    //對(duì)于私有變量雖然能會(huì)獲取到梁棠，但不能直接set和get      
    //忽略訪問權(quán)限修飾符的安全檢查
    d.setAccessible(true);//暴力反射
    Object value2 = d.get(p);
    System.out.println("value2 = " + value2); }

3.1.2 獲取構(gòu)造方法Constructor

具體描述與命名方式與獲取成員變量類似

Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()

Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

獲取的主要目的：創(chuàng)建對(duì)象

注意：如果使用空參數(shù)構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象置森，操作可以簡化：Class對(duì)象的newInstance方法

此方法在JDK1.9后棄用

測試類：

public class Person {      
    private String name;     
    private Integer age;      
    //無參構(gòu)造函數(shù)     
    public Person() {}          
    //單個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，且為私有構(gòu)造方法
    private Person(String name){}      
    //有參構(gòu)造函數(shù)
    public Person(String name, Integer age){
        this.name = name;
        this.age = age;     
        }
}

測試：

/**
 * 2. 獲取構(gòu)造方法們
 *    Constructor<?>[] getConstructors()
 *    Constructor<T> getConstructor(類<?>... parameterTypes)
 */
@Test
public void reflect4() throws Exception {
    Class personClass = Person.class;

    //Constructor<?>[] getConstructors()
    Constructor[] constructors = personClass.getConstructors();
    for(Constructor constructor : constructors){   //Constructor 對(duì)象reflect包下的 import java.lang.reflect.Constructor;
        System.out.println(constructor);
    }

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

    //獲取無參構(gòu)造函數(shù)   注意：Person類中必須要有無參的構(gòu)造函數(shù)符糊，不然拋出異常
    Constructor constructor1 = personClass.getConstructor();
    System.out.println("constructor1 = " + constructor1);
    //獲取到構(gòu)造函數(shù)后可以用于創(chuàng)建對(duì)象
    Object person1 = constructor1.newInstance();//Constructor類內(nèi)提供了初始化方法newInstance();方法
    System.out.println("person1 = " + person1);


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

    //獲取有參的構(gòu)造函數(shù)  //public Person(String name, Integer age) 參數(shù)類型順序要與構(gòu)造函數(shù)內(nèi)一致凫海，且參數(shù)類型為字節(jié)碼類型
    Constructor constructor2 = personClass.getConstructor(String.class,Integer.class);
    System.out.println("constructor2 = " + constructor2);
    //創(chuàng)建對(duì)象
    Object person2 = constructor2.newInstance("張三", 23);   //獲取的是有參的構(gòu)造方法，就必須要給參數(shù)
    System.out.println(person2);

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

    //對(duì)于一般的無參構(gòu)造函數(shù)濒蒋，我們都不會(huì)先獲取無參構(gòu)造器之后在進(jìn)行初始化盐碱。而是直接調(diào)用Class類內(nèi)的newInstance()方法
    Object person3 = personClass.newInstance();
    System.out.println("person3 = " + person3);
    //我們之前使用的 Class.forName("").newInstance; 其本質(zhì)上就是調(diào)用了類內(nèi)的無參構(gòu)造函數(shù)來完成實(shí)例化的
    //故可以得出結(jié)論 我們以后在使用  Class.forName("").newInstance; 反射創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，一定要保證類內(nèi)有無參構(gòu)造函數(shù)
}

U3p4gK.png

對(duì)于getDeclaredConstructor方法和getDeclaredConstructors方法

? 對(duì)于多出個(gè)Declared關(guān)鍵詞的兩個(gè)方法沪伙，與不帶這個(gè)詞的兩個(gè)方法的對(duì)比瓮顽。與之前敘述的一樣，getDeclaredConstructor方法可以獲取到任何訪問權(quán)限的構(gòu)造器围橡，而getConstructor方法只能獲取public修飾的構(gòu)造器暖混。具體不再測試。此外在構(gòu)造器的對(duì)象內(nèi)也有setAccessible(true);方法翁授，并設(shè)置成true就可以操作了拣播。

3.1.3 獲取成員方法們Method

Method[] getMethods()

Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

Method[] getDeclaredMethods()

Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

測試實(shí)體類

public class Person {

    private String name;
    private Integer age;

    //無參構(gòu)造函數(shù)
    public Person() {

    }

    //有參構(gòu)造函數(shù)
    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    //無參方法
    public void eat(){
        System.out.println("eat...");
    }

    //重載有參方法
    public void eat(String food){
        System.out.println("eat..."+food);
    }
}

測試invoke方法

/**
 * 3. 獲取成員方法們：
 *    Method[] getMethods()
 *    Method getMethod(String name, 類<?>... parameterTypes)
 */
@Test
public void reflect5() throws Exception {
    Class personClass = Person.class;

    //獲取指定名稱的方法    
    Method eat_method1 = personClass.getMethod("eat");
    //執(zhí)行方法
    Person person = new Person();
    Object rtValue = eat_method1.invoke(person);//如果方法有返回值類型可以獲取到，沒有就為null
    //輸出返回值 eat方法沒有返回值收擦，故輸出null
    System.out.println("rtValue = " + rtValue);

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

    //獲取有參的構(gòu)造函數(shù)  有兩個(gè)參數(shù) 第一個(gè)方法名 第二個(gè)參數(shù)列表 贮配，不同的參數(shù)是不同的方法（重載）
    Method eat_method2 = personClass.getMethod("eat", String.class);
    //執(zhí)行方法
    eat_method2.invoke(person,"飯");

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

    //獲取方法列表
    Method[] methods = personClass.getMethods();
    for(Method method : methods){     //注意：獲取到的方法名稱不僅僅是我們?cè)赑erson類內(nèi)看到的方法
        System.out.println(method);   //繼承下來的方法也會(huì)被獲取到（當(dāng)然前提是public修飾的）
    }
}

U39hIs.png

測試getName方法

getName()方法獲取的方法名僅僅就是方法名（不帶全類名），且不帶有參數(shù)列表塞赂。

public void reflect6() throws NoSuchMethodException {
    Class personClass = Person.class;
    Method[] methods = personClass.getMethods();
    for(Method method : methods){
        System.out.println(method);
        //獲取方法名
        String name = method.getName();  
        System.out.println(name);   
    }
}

獲取全類名

String getName() 如xx.xx.xx.Person

public void reflect7(){
    Class personClass = Person.class;
    String className = personClass.getName();
    System.out.println(className);
}

4 案例

? 寫一個(gè)"框架"泪勒，不能改變?cè)擃惖娜魏未a的前提下，可以幫我們創(chuàng)建任意類的對(duì)象，并且執(zhí)行其中任意方法圆存。

4.1 配置文件實(shí)現(xiàn)

實(shí)體類Person

public class Person {

    //無參方法
    public void eat(){
        System.out.println("eat...");
    }
}

配置文件pro.properties

.properties為擴(kuò)展名的文件被認(rèn)為是配置文件叼旋，支持在java.util.Properties中，以key=Value(\n)的形式配置
```
className = com.test.domain.Person
methodName = eat
```

編寫測試方法

public class ReflectTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        /**
         * 前提：不能改變?cè)擃惖娜魏未a沦辙》蛑玻可以創(chuàng)建任意類的對(duì)象，可以執(zhí)行任意方法
         * 即：拒絕硬編碼
         */

        //1.加載配置文件
        //1.1創(chuàng)建Properties對(duì)象
        Properties pro = new Properties();
        //1.2加載配置文件油讯，轉(zhuǎn)換為一個(gè)集合
        //1.2.1獲取class目錄下的配置文件  使用類加載器
        ClassLoader classLoader = ReflectTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
        pro.load(is);

        //2.獲取配置文件中定義的數(shù)據(jù)
        String className = pro.getProperty("className");
        String methodName = pro.getProperty("methodName");

        //3.加載該類進(jìn)內(nèi)存
        Class cls = Class.forName(className);
        //4.創(chuàng)建對(duì)象
        Object obj = cls.newInstance();
        //5.獲取方法對(duì)象
        Method method = cls.getMethod(methodName);
        //6.執(zhí)行方法
        method.invoke(obj);
    }
}

4.2 注解實(shí)現(xiàn)

? Pro.java 注釋定義文件

? 使用方式用于類 @Pro(ClassName="全類名", FuncName = "方法名")

? 獲取注釋：

Class cls = MethodFactory.class;
Pro annotation = (Pro) cls.getAnnotation(Pro.class);
String className = annotation.ClassName();
String funcName = annotation.FuncName();

5. 反射的優(yōu)點(diǎn)

? 對(duì)于框架來說详民，是封裝好的，直接用就可以了撞羽，而不能去修改框架內(nèi)的代碼阐斜。但如果我們使用傳統(tǒng)的new形式來實(shí)例化，那么當(dāng)類名更改時(shí)我們就要修改Java代碼诀紊，這是很繁瑣的。修改Java代碼以后我們還要進(jìn)行測試隅俘，重新編譯邻奠、發(fā)布等等一系列的操作。而如果我們僅僅只是修改配置文件为居，就來的簡單的多碌宴，配置文件就是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的物理文件。

? 此外使用反射還能達(dá)到解耦的效果蒙畴，假設(shè)我們使用的是new這種形式進(jìn)行對(duì)象的實(shí)例化贰镣。此時(shí)如果在項(xiàng)目的某一個(gè)小模塊中我們的一個(gè)實(shí)例類丟失了，那么在編譯期間就會(huì)報(bào)錯(cuò)膳凝，以導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目無法啟動(dòng)碑隆。而對(duì)于反射創(chuàng)建對(duì)象Class.forName("全類名");這種形式，我們?cè)诰幾g期需要的僅僅只是一個(gè)字符串（全類名）蹬音，在編譯期不會(huì)報(bào)錯(cuò)上煤，這樣其他的模塊就可以正常的運(yùn)行，而不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)模塊的問題導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目崩潰著淆。這就是Spring框架中IOC控制反轉(zhuǎn)的本質(zhì)劫狠。