java 反射

什么是反射

Java 反射机制在程序运行时，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性。这种 动态的获取信息 以及 动态调用对象的方法 的功能称为 java 的反射机制。

也就是使用反射可以获取一个类中的所有元素，哪怕私有的也可以获取到，并且根据任意一个存在的一个对象的名字都可以获取其所在的类

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。
 
加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个 类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。
　　我们可 以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看 到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。

正常获取和反射获取类

补充：动态语言 vs 静态语言

1、动态语言 是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以 被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运 行时代码可以根据某些条件改变自身结构。 
　　主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。 

2、静态语言 与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、 C++。 

Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动 态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。 Java的动态性让编程的时候更加灵活

Java反射机制研究及应用 

 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 
    在运行时获取泛型信息 
    在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法 
    在运行时处理注解 
    生成动态代理

 

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:代表类的构造器

 

怎么得到想反射的类

反射是对一个类进行剖析得到想要类的具体的信息，前提是你要拿到想要的类，那么怎么拿到想要剖析的类呢？

首先大家要明白一点，咱们写的代码是存储在后缀名是 .java的文件里的，但是它会被编译，最终真正去执行的是编译后的 .class文件。
Java是面向对象的语言，一切皆对象，所以java认为 这些编译后的 class文件，这种事物也是一种对象，它也给抽象成了一种类，这个类就是Class，大家可以去AIP里看一下这个类

 

 所以拿到这个类后，就相当于拿到了咱们想解剖的类，那怎么拿到这个类？

看API文档后，有一个方法forName(String className); 而且是一个静态的方法，这样咱们就可以得到想反射的类了

 

Class类

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

因为所有的java文件在编译的时候都会被编译为.class结尾的字节文件，java中所有皆对象，.class结尾的文件它也给抽象成了一种类，这个类就是Class，所以我们可以通过它来进行反射的对一个类进行剖析

Class类的理解

1： 类的加载过程

程序经过javac.exe的命令后，会生成一个或多个以.class结尾。
接着我们使用java.exe命令对某一个字节码文件进行解释运行，相当于将某个
字节码文件加载到内存中，此过程就是类的加载过程。加载到内存中的类，我们九称为 运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例


2: 换句话说Class的实例就对应着一个运行时类

3： 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此期间我们可以通过不同的方式来获取运行时类

获取运行时类的三种方式：

    @Test
    public void TestThree(){
        // 方式一  通过运行时类的属性 .class
       Class<JulyThreePerson> personOne =  JulyThreePerson.class;
        System.out.println(personOne);

        // 方式二 通过运行时类的对象,调用getClass()
        JulyThreePerson personTwoClass = new JulyThreePerson();
       Class personTwo = personTwoClass.getClass();
        System.out.println(personTwo);

        // 方式三 调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        try {  forName必须要用try异常处理
            Class personThree = Class.forName("July.JulyThree.JulyThreePerson");
            System.out.println(personThree);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

由上可知常用的有以上三种方法，但是最好的一种是forName(String className);因为 这种使用灵活 只需要传递进所要反射的类即可 其余两种要指定类名没有这种灵活

获取类相关的方法

方法	用途
asSubclass(Class<U> clazz)
Cast
getClassLoader()
getClasses()	返回一个数组，数组中包含所有类中公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className)	根据类名返回类的对象
getName()	获得类的完整路径名字
newInstance()	创建类的实例
getPackage()	获得类的包
getSimpleName()	获得类的名字
getSuperclass()	获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces()	获得当前类实现的类或是接口

 

 通过反射创建运行时类对象  newInstance()

newInstance() 使用此方法的反射对象的类中必须有空参构造器 因为这个就是调用空参构造器来实例化对象的

也就是创建.class对应的文件对象

    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {

        Class<Person> clazz = Person.class;
        /*
        newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

        要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
        1.运行时类必须提供空参的构造器
        2.空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public。


        在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：
        1.便于通过反射，创建运行时类的对象
        2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器

         */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);

    }

体会反射的动态性

    //体会反射的动态性
    @Test
    public void test2(){

        for(int i = 0;i < 100;i++){
            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
            String classPath = "";
            switch(num){
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.atguigu.java.Person";
                    break;
            }

            try {
                Object obj = getInstance(classPath);
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }



    }

    /*
    创建一个指定类的对象。
    classPath:指定类的全类名
     */
    public Object getInstance(String classPath) throws Exception {
       Class clazz =  Class.forName(classPath);
       return clazz.newInstance();
    }

 

 类的加载 与ClassLoader的理解

了解：类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过 如下三个步骤来对该类进行初始化

加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时 数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问 入口（即引用地址）。
　　所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的 过程需要类加载器参与。

链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。 
　　验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题 
　　准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存 都将在方法区中进行分配。 
　　解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。

初始化： 
　　执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译期自动收集类中 所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信 息的，不是构造该类对象的构造器）。 
　　当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类 的初始化。 
　　虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

    @Test
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);

        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3);

    }

    @Test
    public void test2() throws Exception {

        Properties pros =  new Properties();
        //此时的文件默认在当前的module下。
        //读取配置文件的方式一：
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("src\jdbc1.properties");
//        pros.load(fis);

        //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pros.load(is);


        String user = pros.getProperty("user");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);



    }

了解：什么时候会发生类初始化？ 

 

 类的主动引用（一定会发生类的初始化）
      当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
      new一个类的对象  调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法 
      使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
      当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类

 类的被动引用（不会发生类的初始化） 
     当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化 
     当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化 
     通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化 
     引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常 量池中了）

创建运行时类的对象

有了Class对象，能做什么？

创建类的对象  使用Class对象找到我们要解剖的类对象

创建类的对象：
    调用Class对象的newInstance()方法 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。

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）通过Constructor实例化对象。

//1.根据全类名获取对应的Class对象 
    String name = “atguigu.java.Person"; 
    Class clazz = null; clazz = Class.forName(name); 
//2.调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例 
    Constructor con =clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);
 //3.通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性 
    Person p2 = (Person) con.newInstance("Peter",20);     
    System.out.println(p2);

 

获取运行时类的完 整结构

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

使用反射可以获得

使用反射可以取得： 
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() 

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。

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

关于setAccessible方法的使用

 Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。 
 setAccessible启动和禁用访问安全检查的开关。 
 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。 
　　 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被 调用，那么请设置为true。 
　　 使得原本无法访问的私有成员也可以访问 
 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

  /*
    如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testField1() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");

        //2.保证当前属性是可访问的
        name.setAccessible(true);
        //3.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");

        System.out.println(name.get(p));
    }

    /*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testMethod() throws Exception {

        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
         */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        /*
        3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
         */
        Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");

        // private static void showDesc()

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

    }

    /*
    如何调用运行时类中的指定的构造器
     */
    @Test
    public void testConstructor() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //private Person(String name)
        /*
        1.获取指定的构造器
        getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
         */

        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

        //2.保证此构造器是可访问的
        constructor.setAccessible(true);

        //3.调用此构造器创建运行时类的对象
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);

    }

/*
    获取构造器结构

     */
    @Test
    public void test1(){

        Class clazz = Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : constructors){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : declaredConstructors){
            System.out.println(c);
        }

    }

    /*
    获取运行时类的父类

     */
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;

        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类

     */
    @Test
    public void test3(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类的泛型


    代码：逻辑性代码  vs 功能性代码
     */
    @Test
    public void test4(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

    /*
    获取运行时类实现的接口
     */
    @Test
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;

        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }

    }
    /*
        获取运行时类所在的包

     */
    @Test
    public void test6(){
        Class clazz = Person.class;

        Package pack = clazz.getPackage();
        System.out.println(pack);
    }

    /*
        获取运行时类声明的注解

     */
    @Test
    public void test7(){
        Class clazz = Person.class;

        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation annos : annotations){
            System.out.println(annos);
        }
    }

获取运行时类的方法结构

 @Test
    public void test1(){

        Class clazz = Person.class;

        //getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的方法）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            System.out.println(m);
        }
    }

    /*
    @Xxxx
    权限修饰符  返回值类型  方法名(参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}
     */
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            //1.获取方法声明的注解
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for(Annotation a : annos){
                System.out.println(a);
            }

            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "	");

            //3.返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName() + "	");

            //4.方法名
            System.out.print(m.getName());
            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length == 0)){
                for(int i = 0;i < parameterTypes.length;i++){

                    if(i == parameterTypes.length - 1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
                        break;
                    }

                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ",");
                }
            }

            System.out.print(")");

            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.print("throws ");
                for(int i = 0;i < exceptionTypes.length;i++){
                    if(i == exceptionTypes.length - 1){
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }

                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ",");
                }
            }


            System.out.println();
        }



    }

获取运行时类的属性结构

@Test
    public void test1(){

        Class clazz = Person.class;

        //获取属性结构
        //getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for(Field f : fields){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println();

        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            System.out.println(f);
        }
    }

    //权限修饰符  数据类型 变量名
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "	");

            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.print(type.getName() + "	");

            //3.变量名
            String fName = f.getName();
            System.out.print(fName);

            System.out.println();
        }


    }

参考：https://blog.csdn.net/ju_362204801/article/details/90578678 一篇很适合对反射不明白的白白阅读的文章

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