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?

//首先读取配置文件
Properties properties = new Properties();
File file = new File("./Reflection/src/re.properties");
properties.load(new FileReader(file));
//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
String classFullPath = properties.getProperty("classfullpath");
String methodName = properties.getProperty("method");

//new classFullPath(); //使用传统方法无法利用String类型的报名创建类

//使用反射机制
//1. 加载类,返回Class类型的对象
Class<?> clazz = Class.forName(classFullPath);
System.out.println(clazz);
//2. 通过aClass 的到加载的类 com.hiibird.Cat 的对象实例
Object o = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
System.out.println("o的运行类型:" + o.getClass());//o的运行时类型还是com.hiibird.Cat
//3. 通过getMethod()方法得到加载的类 com.hiibird.Cat 的methodName "hi" 的方法对象
//即:在反射中,可以把方法视为对象(万物皆对象)
Method method = clazz.getMethod(methodName);
//4. 调用:通过method 调用方法:即通过方法对象来实现调用方法
method.invoke(o);   //传统方法 对象.方法();反射机制:方法.invoke(对象)

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

  1. 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。
  2. 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

  1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
  2. 在运行时构造任意一个类的对象
  3. 在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
  4. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
  5. 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

  1. 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
Class<?> clazz = Class.forname(classfullpath);
Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
  1. java.lang.reflect.Method:代表类的方法,Method对象表示某个类的方法
//传统写法:instance.method(),反射:method.invoke(instance);
Method method = clazz.getMethod(methodName);
method.invoke(instance);
  1. 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
//传统写法:instance.field,反射:field.get(instance)
Field field = clazz.getField(fieldName);
System.out.println(nameField.get(instance));
  1. java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造方法,Constructor对象表示构造器
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();//返回无参构造器
//通过指定构造器参数类型,获取有参构造器
Constructor constructor1 = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);

1.3 反射调用优化-关闭访问检查

  1. Method和Field、Constructor对象都有setAceessible()方法
  2. setAccessible作用是开启和禁用访问安全检查的开关
  3. 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
method.setAccessible(true);//在反射调用时取消访问检查,可以稍微提高性能
method.invoke(instance);

2. Class类

类定义:

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

基本介绍

  1. Class也是类,因此也继承Object类
  2. 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
  3. 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
  4. 每个类的实例都会记得自己是由那个Class实例所生成
  5. 通过Class可以完成地得到一个类的完整结构,通过一系列API
  6. Class对象是存放在堆的
  7. 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paramType

2.2 获取Class对象的6中方式

  1. 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:
Class clazz = Class.forName("java.lang.Cat");
  1. 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:
Class<Cat> clazz = Cat.class;
//用来传递参数
Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);
  1. 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:
Class<> clazz = instance.getClass();
  1. 其他方式:通过类加载器(有4种)获取Class对象
ClassLoader cl = instance.getClass().getClassLoader();
Class clazz = cl.loadClass("classFullPath");
  1. 基本数据(int,char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class对象:
Class<Integer> clazz = int.class;
  1. 基本数据类型对应的包装类,可以通过.type得到Class对象:
Class<Integer> clazz = Integer.TYPE;

2.3 哪些类型有Class对象

  1. 外部类,成员内部类,静态内部类,局部内部类,匿名内部类
  2. interface:接口
  3. 数组
  4. enum:枚举
  5. annotation:注解
  6. 基本数据类型
  7. void

2.3 通过反射获取类的结构信息

java.lang.Class类

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

java.lang.reflect.Field类

  1. 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
  2. getType:以Class形式返回类型
  3. getName:返回属性名

java.lang.reflect.Method类

  1. 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
  2. getReturnType:以Class形式获取 返回类型
  3. getName:返回方法名
  4. getParameterTypes:以Class[]形式返回参数类型数组

java.lang.reflect.Constructor类

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

2.4. 通过反射创建对象

  1. 方法一:调用类中的public修饰的无参构造器
  2. 方法二:调用类中的指定构造器
  3. 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
  4. 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

  1. 根据属性名获取Field对象:Field f = clazz.getDeclaredField(属性名);
  2. 暴破: f.setAccessible(true); //f是Field对象
  3. 访问 f.set(instance,value); f.get(instance);
  4. 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

  1. 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);
  2. 获取对象:Object o = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
  3. 爆破:m.setAccessible(true);
  4. 访问:Object returnValue = m.invoke(o, 实参列表);
  5. 在反射中,如果方法有返回值,统一返回Object
  6. 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。

  1. 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
  2. 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

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

3.2 类的加载过程

类加载过程

原文链接:https://www.cnblogs.com/hiibird/p/17325409.html

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