Java匹马行天下之JavaSE核心技术——反射机制

泰斗贤若如

发布于 2019-06-19 12:19:29

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发布于 2019-06-19 12:19:29

Java反射机制

一、什么是反射？

　　　　在运行状态中，对于任意一个类，都能够获取到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(包括私有的方法和属性)，这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能就称为java语言的反射机制。通俗点讲，通过反射，该类对我们来说是完全透明的，想要获取任何东西都可以。

　　　　想要使用反射机制，就必须要先获取到该类的字节码文件对象(.class)，通过字节码文件对象，就能够通过该类中的方法获取到我们想要的所有信息(方法，属性，类名，父类名，实现的所有接口等等)，每一个类对应着一个字节码文件也就对应着一个Class类型的对象，也就是字节码文件对象。

JAVA反射机制是在运行状态中， 　　对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法(动态获取的信息)； 　　对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性(动态调用对象的方法)； 　　这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。 　　简言之：通过字节码文件对象，去使用该文件中的成员变量、构造方法、成员方法。

　　　　获取字节码文件对象的三种方式。

　　　　　　　1、Class class1 = Class.forName("全限定类名");　　//通过Class类中的静态方法forName，直接获取到一个类的字节码文件对象，此时该类还是源文件阶段，并没有变为字节码文件。

　　　　　　　2、Class class2 = Person.class;　　　　//当类被加载成.class文件时，此时Person类变成了.class，在获取该字节码文件对象，也就是获取自己，该类处于字节码阶段。

　　　　　　　3、Person p = new Person();

Class class3 = p.getClass();　　　　//通过类的实例获取该类的字节码文件对象，该类处于创建对象阶段　

第一种和后两种的区别        
        后两种你必须明确Person类型。
        第一种需要这种类型的字符串就行(开发中用)。
        这种扩展更强，不需要知道具体的类，只提供字符串，按照配置文件加载就可以了。

反射的特点： 　　　　　　　　1.Class类中的静态方法forName()传入的字符串将来会做成配置信息文件，所以以后你不知道程序运行的是谁(是哪个类)。　　　　　　　　2.反射是不会看到类的任何信息的。即通过构造方法对象Constructor、成员方法对象Method，调用他们的方法返回值都是Object类型。　　　　　　　　　　(因为任何类型都可以用Object类型接收，基本数据类型会自动装箱为引用数据类型)。　　　　　　　　3.反射可以访问私有的东西(前提是class文件未被加密)。

三种获取字节码文件对应的Class类型的对象的方式

　　要想解剖一个类，必须先要获取到该类的字节码文件对象。 　　而解剖使用的就是Class类中的方法，所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。

.class文件　　--> Class类 　　　　成员变量　　 --> Field类 　　　　构造方法　　 --> Constructor类 　　　　成员方法　　 --> Method类

　　　　有了字节码文件对象才能获得类中所有的信息，我们在使用反射获取信息时，也要考虑使用上面哪种方式获取字节码对象合理，视不同情况而定。下面介绍Class类的功能。

二、具体操作实例

实例一：

package com.my.fanshe;
 2 
 3 public class Person {
 4     private String name;
 5     int age;
 6     public String address;
 7 
 8     public Person() {
 9     }
10 
11     private Person(String name) {
12         this.name = name;
13     }
14 
15     Person(String name, int age) {
16         this.name = name;
17         this.age = age;
18     }
19 
20     public Person(String name, int age, String address) {
21         this.name = name;
22         this.age = age;
23         this.address = address;
24     }
25 
26     public void show() {
27         System.out.println("show");
28     }
29 
30     public void method(String s) {
31         System.out.println("method " + s);
32     }
33 
34     public String getString(String s, int i) {
35         return s + "---" + i;
36     }
37 
38     private void function() {
39         System.out.println("function");
40     }
41 
42     @Override
43     public String toString() {
44         return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address + "]";
45     }
46 
47 }

package com.my.fanshe;

   /*
 4  * 反射：就是通过class文件对象，去使用该文件中的成员变量，构造方法，成员方法。
 5  * 
 6  *         Person p = new Person();
 7  *         p.使用;
 8  * 
 9  * 要想这样使用，首先你必须得到class文件对象，其实也就是得到Class类的对象。
10  *         .class文件    -->    Class类
11  *             成员变量        -->    Field类
12  *             构造方法        -->    Constructor类
13  *             成员方法        -->    Method类
14  * 
15  * 获取class文件对象的方式：
16  *         A:Object类的getClass()方法
17  *         B:数据类型的静态属性class(任意数据类型都具备一个class静态属性)
18  *         C:Class类中的静态方法(将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName)
19  *             public static Class forName(String className)
20  * 
21  * 一般我们到底使用谁呢?
22  *         A:自己玩        任选一种，第二种比较方便
23  *         B:开发时        第三种
24  *             为什么呢?因为第三种是一个字符串，而不是一个具体的类名。这样我们就可以把这样的字符串配置到配置文件中。
25  */
26 public class ReflectDemo {
27     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
28         // 方式A
29         Person p = new Person();
30         Class c = p.getClass();
31 
32         Person p2 = new Person();
33         Class c2 = p2.getClass();
34 
35         System.out.println(p == p2); // false
36         System.out.println(c == c2); // true
37 
38         // 方式B
39         Class c3 = Person.class;
40         // int.class;
41         // String.class;
42         System.out.println(c == c3); // true
43 
44         // 方式C
45         // ClassNotFoundException 需要类的全路径(带包名的路径)
46         Class c4 = Class.forName("com.my.fanshe.Person");
47         System.out.println(c == c4); // true
48     }
49 }

实例二：

package com.my.fanshe;

public interface JieKou {
    public void print();
}

package com.my.fanshe;

public class A implements JieKou {
    private String name;
    private int age;

    public A(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }


    @Override
    public void print() {

        System.out.println("实现A接口方法");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "A{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

package com.my.fanshe;

public class B implements JieKou {

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("实现B接口方法");
    }
}

package com.my.fanshe;

public class C {
    public void show(){
        System.out.println("实现C方法");
    }
}

package com.my.fanshe;

public class FansheDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //方法一：通过对象获得Class类类型（静态加载）
        A a = new A("张三",20);
        Class c = a.getClass();
        System.out.println("Class类类型为："+c);
        //方法二：通过类名获得Class类类型
        Class c1 = B.class;
        System.out.println("Class类类型为："+c1);
        //方法三：通过动态加载
        Class c2 = Class.forName("com.my.fanshe.C");
        System.out.println("Class类类型为："+c2);
    }
}

运行结果：

Class类类型为：class com.my.fanshe.A
Class类类型为：class com.my.fanshe.B
Class类类型为：class com.my.fanshe.C

2、获取类的信息

package com.my.fanshe;

public interface JieKou {
    public void print();
}

package com.my.fanshe;

public class A implements JieKou {
    public String name;
    private int age;

    public A(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }


    @Override
    public void print() {

        System.out.println("实现A接口方法");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "A{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

}

package com.my.fanshe;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class FansheDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //动态加载类，Class是表示当前类的类类型
        //获取字节码文件
        Class c = Class.forName("com.my.fanshe.A");
        // 通过Class类类型获得类的实例
        Constructor constructor = c.getConstructor(String.class,int.class);
        A a = (A)constructor.newInstance("张三",20);
        //获取公共属性的成员变量
        Field f = c.getField("name");
        System.out.println(f.get(a));
        //获取私有属性的成员变量
        Field f1 = c.getDeclaredField("age");
        System.out.println(f1.getType()+" "+f1.getName());
        //打开权限
        f1.setAccessible(true);
        System.out.println(f1.get(a));
        //获取方法并执行
        Method method = c.getMethod("getName");
        System.out.println(method.invoke(a));

        Method method1 = c.getMethod("getAge");
        System.out.println(method1.invoke(a));

        Method method2 = c.getMethod("print");
        method2.invoke(a);

        Method method3 = c.getMethod("toString");
        System.out.println(method3.invoke(a));




    }
}

运行结果：

张三
int age
20
张三
20
实现A接口方法
A{name='张三', age=20}

3、反射思维导图

三.反射相关理解的知识

1:反射(理解)
    (1)类的加载
        当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载、连接、初始化三步来实现对这个类进行初始化。
        
        加载 
            就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。
            任何类被使用时系统都会建立一个Class对象。
        连接
            验证：是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。
            准备：负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值。
            解析：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用。
        初始化 
            就是我们以前讲过的初始化步骤。
        
        注意：Object类的方法：
                public final Class getClass()    返回对象的字节码文件对象
             Class类的方法：
                public String getName()    以 String 的形式返回此 Class 对象所表示的实体名称。(实体包括：类、接口、数组名、基本类型或 void)
                    即：可以通过Class类中的一个方法，获取对象的真实类的全名称。

    (2)类的初始化时机
        1.创建类的实例时。
        2.访问类的静态变量，或者为静态变量赋值时。
        3.调用类的静态方法时。
        4.使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象时。
        5.初始化某个类的子类时。
        6.直接使用java.exe命令来运行某个主类时。

    (3)类加载器
        负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。
        虽然我们不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行。
    (4)类加载器的组成
            Bootstrap ClassLoader     根类加载器
            Extension ClassLoader     扩展类加载器
            Sysetm ClassLoader        系统类加载器
        
        Bootstrap ClassLoader     根类加载器
            也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载。
            比如System类,String类等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中(JDK8以前版本中的位置,JDK9/10位置变化了)。
            
        Extension ClassLoader     扩展类加载器
            负责JRE的扩展目录中jar包的加载。
            在JDK中JRE的lib目录下ext目录。
            
        Sysetm ClassLoader        系统类加载器
            负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。
            一般我们自己写的类通过系统类加载器来加载的。

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原始发表：2019-04-17 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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