JAVASE(十八) 反射： Class的获取、ClassLoader、反射的应用、动态代理

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1、反射（JAVA Reflection）的理解

1.1 什么是反射（JAVA Reflection）

  Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

1.2 Java 反射机制提供的功能

• 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
• 在运行时判断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

1.3 反射相关的主要API：

• java.lang.Class:代表一个类
• java.lang.reflect.Method:代表类的方法
• java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
• java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造方法

2、Class 的理解

2.1 Class 类的 原理

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承：
●  public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。

​

反射获取class区别于以往正常的new 创建对象来对类内部方法、属性进行操作。

2.2 Class类的存在与定义

• 对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个 Class 对象包含了特定某个类的有关信息。
• Class本身也是一个类
• Class 对象只能由系统建立对象
• 一个类在 JVM 中只会有一个Class实例
• 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
• 每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成
• 通过Class可以完整地得到一个类中的完整结构

3、 Class 的获取

3.1 Class 类的常用方法

​

3.2 应用案例

          ​

3.3 实例化Class类对象(四种方法)

         ​

4、 ClassLoader （理解）

         ​

        ​

ClassLoader ：类加载机制加载流程

        ​

案例：

           ​

           ​

5、 创建运行时类的对象

5.1 有了Class对象，能做什么？

   答案： 可以用来创建类的对象

5.2 要  求：

    1）类必须有一个无参数的构造器。
    2）类的构造器的访问权限需要足够。

5.3 难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？

不是！只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

步骤如下：
1）通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
2）向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。

3）在Constructor 类中存在一个方法： public T newInstance(Object... initargs)

5.4 案例

       ​

6、获取运行时类的完整结构

通过Class类获取到类的对象后，有什么用呢？

答案：可以通过类的对象来获取类的完整结构，并进行赋值或更新数据。

6.1 通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

• 实现的全部接口
• 所继承的父类
• 全部的构造器
• 全部的方法
• 全部的Field

6.2 获取完整结构的实现方式：

（1）实现的全部接口

    public Class<?>[] getInterfaces()   

       确定此对象所表示的类或接口实现的接口。

（2）所继承的父类

        public Class<? Super T> getSuperclass()

     返回表示此 Class 所表示的实体（类、接口、基本类型）的父类的 Class。

（3）全部的构造器

        public Constructor<T>[] getConstructors()

      返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。

        public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors()

      返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。

• Constructor类中：

          取得修饰符: public int getModifiers();
          取得方法名称: public String getName();
          取得参数的类型：public Class<?>[] getParameterTypes();

（4）全部的方法

        public Method[] getDeclaredMethods()

           返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法

        public Method[] getMethods()  

           返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法

• Method类中：

        public Class<?> getReturnType()取得全部的返回值
        public Class<?>[] getParameterTypes()取得全部的参数
        public int getModifiers()取得修饰符
        public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息

（5）全部的Field

        public Field[] getFields()

        返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。

        public Field[] getDeclaredFields()

        返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。

• Field方法中：

          public int getModifiers()  以整数形式返回此Field的修饰符
          public Class<?> getType()  得到Field的属性类型
          public String getName()  返回Field的名称。

（6）Annotation相关

•   get Annotation(Class<T> annotationClass)
• getDeclaredAnnotations()

（7）泛型相关
        获取父类泛型类型：Type getGenericSuperclass()
        泛型类型：ParameterizedType
        获取实际的泛型类型参数数组：getActualTypeArguments()

（8）类所在的包    Package getPackage()

6.2 调用运行时类的指定属性、指定方法等

（1）调用指定方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。步骤：

1. 通过Class类的getMethod(String name,Class…parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。
2. 之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

            ​

         Object invoke(Object obj, Object …  args)

说明：
    1.Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
    2.若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null
    3.若原方法形参列表为空，则Object[] args为null
    4.若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。

（2）调用指定属性

在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。

• public Field getField(String name) 返回此Class对象表示的类或接口的指定的public的Field。
• public Field getDeclaredField(String name)返回此Class对象表示的类或接口的指定的Field。

在Field中：

• public Object get(Object obj) 取得指定对象obj上此Field的属性内容
• public void set(Object obj,Object value) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

注：在类中属性都设置为private的前提下，在使用set()和get()方法时，首先要使用Field类中的setAccessible(true)方法将需要操作的属性设置为可以被外部访问。

• public void setAccessible(true)访问私有属性时，让这个属性可见。

6.3 案例：反射的应用

/*
	 * 获取类中属性的详细信息
	 */
	@Test
	public void test() throws Exception, Exception{
		
		Class<Student> clazz = Student.class;
		//获取本类中所的属性
		Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
		
		for (Field field : declaredFields) {
			//获取注解
			Annotation[] annotations = field.getAnnotations();
			for (Annotation annotation : annotations) {
				System.out.println(annotation);
			}
			//权限修饰符
			int modifiers = field.getModifiers();
			System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + " ");
			
			//属性的类型
			Class<?> type = field.getType();
			System.out.print(type + " ");
			
			//获取属性的名字
			String fieldName = field.getName();
			System.out.print(fieldName);
			
			System.out.println();
		}
	}

                /*
		 * 需求 ： 给对象中的私有属性进行赋值
		 */
		//getDeclaredField("age") ： 可以获取任何权限修饰符修饰的属性
		Field declaredField = clazz.getDeclaredField("age");
		//setAccessible(true) : 获取访问权限
		declaredField.setAccessible(true);
		//给属性进行赋值
		//第一个参数 ： 给哪个对象中的该属性进行赋值
		//第二个参数  ： 赋值的内容
		declaredField.set(student, 123);
		System.out.println(student.getAge());

                //获取方法 - public修饰且有参
		/*
		 * 第一个参数 ： 方法名
		 * 第二个参数 ：形参的类型（因为是可变形参也可不写）
		 */
		Method declaredMethod = clazz.getDeclaredMethod("info", String.class);
		//获取访问权限
		declaredMethod.setAccessible(true);
		//调用参的方法
		/*
		 * 第一个参数 ：  通过哪个对象去调用该方法
		 * 第二个参数 ： 实参
		 */
		declaredMethod.invoke(student, "ccc");

@Test
	public void test5(){
		Class clazz = Student.class;
		//获取带泛型的父类
		Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
		//将父接口转成子接口
		ParameterizedType t = (ParameterizedType) genericSuperclass;
		//获取该类的所的泛型
		Type[] actualTypeArguments = t.getActualTypeArguments();
		//遍历数组
		for (Type type : actualTypeArguments) {
			System.out.println(type);
		}
	}

7、 动态代理

代理机制的操作，属于静态代理，特征是代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。同时，每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。

7.1 动态代理的概述

     动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象。

7.2 动态代理使用场合:

• 调试
• 远程方法调用

7.3 代理设计模式的原理:
     使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象. 任何对原始对象的调用都要通过代理. 代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上.

7.4 代理类介绍-Proxy

Proxy ：专门完成代理的操作类，是所有动态代理类的父类。通过此类为一个或多个接口动态地生成实现类。

提供用于创建动态代理类和动态代理对象的静态方法

       ​

7.5 案例

（1）创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方法，以完成代理的具体操作。

             ​

*
 * 用来创建代理对象的
 */
public class XiaoMi implements InvocationHandler {
	// 被代理对象
	private Object tartetObject;
	public XiaoMi() {
	}
	/*
	 * 获取代理对象 targetObject : 被代理对象 （根据被代理对象创建代理对象）
	 */
	public Object getXiaoMi(Object targetObject){
		this.tartetObject = targetObject;
		//创建代理对象
		/*
		 * ClassLoader : 类加载器 （被代理对象的类加载器是什么就传什么）
		 * Class<?>[] interfaces : 被代理对象的所的接口（通过接口代理对象才能知道需要代理的方法）
		 * InvocationHandler : 是一个接口，传一个实现了该接口的实现类的对象
		 */
		
		Object object = Proxy.newProxyInstance(
				targetObject.getClass().getClassLoader(), 
				targetObject.getClass().getInterfaces(),
				this
		);	
		return object;
	}

	/*
	 * 用来完成代理的具体操作
	 * 作用 ： 用来调用被代理对象中的方法
	 */
	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
		System.out.println("---------代理开始了----------");
	
		/*
		 * proxy : com.sun.proxy.$Proxy4
		 * 调用方法 ： 第一个参数是调用哪个对象的方法，第二个参数是调用方法传递的实参
		 */
		Object obj = method.invoke(tartetObject, args);
		System.out.println("---------代理结束了----------");
		return obj;
	}
}