Java反射学习

一个需求引出反射

1.根据配置文件re.properties指定信息，创建Cat对象并调用方法hi（Cat类在com.hj包下，里面有hi方法）

1 2	classfullpath=com.hj.Cat method=hi

传统方法是直接new Cat对象，然后调用。但现在是要从配置文件得到信息，再得到对象。

2.这样的需求特别多，即通过外部文件配置，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）

示例：

文件结构：

re.properties

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classfullpath=com.hj.Cat
method=hi
# 以后要调用cry方法，只需修改此处的配置文件即可

Cat.java

public class Cat {
    private String name = "招财猫";
    public void hi() {
        System.out.println("hi" + name);
    }

    public void cry() {
        System.out.println(name + "喵喵叫");
    }
}

ReflectionQuestion.java

public class ReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        // 根据配置文件re.properties指定信息，创建Cat对象并调用方法hi

        // 传统方法 new 对象 -》 调用方法
        Cat cat = new Cat();
        cat.hi();

        // 1.使用Properties类，可以读写配置文件
        Properties prop = new Properties();
        prop.load(new FileInputStream("src/com/hj/re.properties"));
        String classfullpath = prop.getProperty("classfullpath").toString();
        String methodName = prop.getProperty("method").toString();
        System.out.println("classfullpath = " + classfullpath);
        System.out.println("method = " + methodName);

        // 2.创建对象，传统的方法，行不通 =》反射机制
        // new classfullpath()

        // 3.使用反射机制解决
        // (1) 加载类,返回Class类型的对象
        Class cl = Class.forName(classfullpath);
        // (2)通过cl得到你加载的类 com.com.hj.Cat的1对象实例
        Object o = cl.newInstance();
        // Object obj = cl.getConstructor().newInstance();  用这个比较好
        System.out.println("o的运行类型：" + o.getClass());
        // (3) 通过cl得到你加载的类com.com.hj.Cat 的methodName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 = cl.getMethod(methodName);
        // （4） 通过method调用方法, 即通过方法对象来调用方法
        System.out.println("============================");
        method.invoke(o);  // 传统方法:对象.方法(), 反射机制：方法.invoke(对象)
    }
}

反射机制

1.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（比如成员变量，构造器，成员方法等等），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Class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。

（个人理解：类加载后，在堆中产生了一个Class类型对象，它包含这个类的完整结构信息，通过反射机制得到对象，首先我要知道类的名字——配置文件里面有，然后就能实例化得到这个类对应的Class类型对象，然后再通过getConstructor得到一个Constructor类型的对象，最后用newInstance方法来构造一个实例，之后就能通过getFields()成员变量，getMethods()类的方法）

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

2.java.lang.reflect.Method：代表类的方法，Method对象表示某个类的方法

3.java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Field对象表示某个类的成员变量

4.java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器

这些类在java.lang.reflection

反射的优点和缺点：

1.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。

2.缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响 3.应用实例：Reflection02,java com.hspedu.reflecton

反射调用优化-关闭访问检查

1.Method和Field、Constructor)对象都有setAccessible()方法

2.setAccessible作用是启动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

Class类

1.Class也是类，因此也继承Object类

2.Class类对象不是new出来的，而是系统创建的

3.对于某个类的Cass类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次

4.每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成

5.通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API

6.Classi对象是存放在堆的

7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，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)

https://www.zhihu.com/question/38496907

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Class cl = Class.forName(classfullpath);
System.out.println(cl);  // 显示cl对象，是哪个类的Class对象，输出：class com.hj.Cat
System.out.println(cl.getClass());  // 输出cl运行类型，输出：class java.lang.Class

获取Class对象

不同阶段获取Class对象的方式不同（4种方式）

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,

实例：Class cls1 Class.forName("java.lang.Cat")

应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类。

2.前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高

实例：Class cls2=Cat.class;

应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象。

3.前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass0方法获取Class对象，

实例： Class clazz=对象.getClass(); // 运行类型

应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象.

4.其他方式

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ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader(); 

Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

5.基本数据(int,char,boolean,float,,double,byte,long,short)按如下方式得到Clas类对象

Class cls = 基本数据类型.class

6.基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE得到Class类对象

Class cls = 包装类.TYPE

哪些类有Class对象

如下类型有Class对象

外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
interface：接口
数组
enum：枚举
annotation：注解
基本数据类型
void

类加载

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。

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
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

例子：

import java.util.*;
import java.Lang.reflect.*; 
public class ClassLoad_ { 
    public static void main(String[] args) throws Ecxception{
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        System.out,printIn("请输入key"); 
        String key scanner.next(); 
        switch(key) { 
            case "1":
                //Dog dog = new Dog();  // 静态加载，依赖性很强
                //dog.cry(); 
                break; 
            case "2": 
                // 反射 -> 动态加载
                CLass cls=CLass.forName("Person");  // 加载Person类[动态加载]
                Object o = cls.newInstance(); 
                Method m = cls.getMethod("hi"); 
                m.invoke(o); 
                System.out.printIn("ok"); 
                break;
            default:
                System.out.println("do nothing");
        }
    }
}   

// 因为new Dog()是静态加载，因此必须编写Dog
// Person类是动态加载，所以，没有编写Person类也不会报错，只有当动态加载该类时，才会报错

如果case 1下的代码没有被注释，则编译会出现如下结果：

如果case 1下的代码被注释了，则编译通过，只有执行到case 2的代码时，发现没有类，才会报错。

类加载时机

当创建对象时(new) ------>静态加载
当子类被加载时，父类也加载------>静态加载
调用类中的静态成员时------>静态加载
通过反射------>动态加载

类加载过程图：

加载和连接阶段是由jvm替代控制的，程序员是没法控制的，初始化是可以由程序员指定的。

加载阶段：

JVM在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源（可能是class文件、也可能是jar包，甚至网络)转化为二进制字节流加载到内存中，并生成一个代表该类的java.lang.Class对象。

连接阶段：

验证：
- 1.目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
- 2.包括：文件格式验证（是否以魔数0x cafebabe开头）、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
- 3.可以考虑使用-Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施，缩短虚拟机类加载的时间。

准备：

JVM会在该阶段对静态变量，分配内存并默认初始化（对应数据类型的默认初始值，如0、0L、null、false等)。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

例子：

class A {
	// 属性-成员变量-字段
	// 类加载的连接阶段-准备属性是如何处理
	// 1.n1是实例属性，不是静态变量，因此在准备阶段，是不会分配内存
	// 2.n2是静态变量，分配内存n2是默认初始化0，而不是20
	// 3.n3是static final是常量，他和静态变量不一样，因为一旦赋值就不变，n3=30
	public int n1 = 10;
	public static int n2 = 20;
	public static final int n3 = 30;
}

解析：
- 虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
- 举例：比如A类和B类，编译类加载的过程中，还没将他们放在内存中，两者是有相对的引用关系，以符号引用的方式。类加载中，把他们放在内存池中，他们之间就靠地址的引用了，就是直接引用。

初始化阶段：

1.到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行<clinit>()方法的过程。 2.<cLinit>()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，依次自动收集类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并。 3.虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。

例子：

public class classLoad03 {
	public static void main(string[] args) {
    	// 分析, 执行步骤
		// 1.加载B类，并生成B的class对象
		// 2.链接 num = 0
		// 3.初始化阶段
 		// 依次自动收集类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并合并
        /*
        	clinit() {
        		System.out.println("B静态代码块被执行")：
				num = 300;
				num = 100;
        	}
        	合并：num = 100
        */
        // 4. 输出"B() 构造器被执行"
        /*
        	protected Class<?>LoadClass(String name,boolean resolve)
			throws ClassNotFoundException
			{
			    // 正因为有这个机制，才能保证某个类在内存中，只有一份Class对象
				synchronized (getClassLoadingLock(name)){  
					// ....			
				}
			}
        */
        // new B();  // 类加载
        System.out.println(B.num); // 100，如果直接使用类的静态属性，也会导致类的加载
	}
}
class B {
	static {
		System.out.println("B 静态代码块被执行")：
		num = 300;
    }
    
    static int num = 100;
    public B() {
        System.out,println("B() 构造器被执行");
    }
}

new B();如果被注释掉，则最后执行的结果是：（没有B构造器被执行输出，只会执行前三步）

new B();如果被注释掉，则最后执行的结果是：（执行4步）

获取类结构信息

通过反射获取类的结构信息第一组：java.lang.Class类

getName:获取全类名
getSimpleName:获取简单类名
getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
getDeclaredFields:获取本类中所有属性
getMethods:获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
getConstructors:获取本类所有public修饰的构造器
getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器（如果有private修饰的构造器，可以通过这个方法）
getPackage:以Package形式返回包信息
getSuperClass:以Class形式返回父类信息
getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
getAnnotations:以Annotation[]形式返回注解信息

第二组：java.lang.reflect.Field:类（获取的是类）

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，以此类推，public(1) + static(8) = 9]
getType:以Class形式返回类型
getName:返回属性名

第三组：java.lang.reflect.Method类（获取的是类中的方法）

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]
getReturnType:以Class形式获取返回类型
getName:返回方法名
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

第四组：java.lang.reflect.Constructor类（获取的是构造器）

getModifiers:以int形式返回修饰符（和上面类似）
getName:返回构造器名（全类名）
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

反射中的暴破

通过反射访问类的构造器

例子：

通过反射访问类的属性

1.根据属性名获取Field对象 Field f=clazzi对象.getDeclaredField(属性名); 2.暴破：f.setAccessible(true); // f是Field 3.访问

1 2	f.set(o, 值); syso(f.get(o));

4.注意：如果是静态属性，则set和get中的参数o, 可以写成null

例子：

通过反射访问类的方法

1.根据方法名和参数列表获取Method方法对象：Method m= cl.getDeclaredMethod(方法名，XX.class); // 得到本类的所有方法 2.获取对象：Object o=cl.newInstance(); 3.暴破：m.setAccessible(true); 4.访问：Object returnValue = m.invoke(o,实参列表); // o就是对象 5.注意：

如果是静态方法，则invoke的参数o,可以写成null
在反射中，如果方法有返回值，统一返回0bject，但是它运行类型和方法定义的返回类型一致

//4.调用private static方法
//4.1得到say方法对象
Method say bossCls.getDeclaredMethod("say", int.class,string.class, char.class);
//4.2因为say方法是private,所以需要暴破，原理和前面讲的构造器和属性一样
say.setAccessible(true);
System.out.println(say.invoke(o, 100, "张三", '男'));
//4.3因为say方法是static的，还可以这样调用，可以传入null
System.out.println(say.invoke(null,200, "李四", '女'));
    
//5.在反射中，如果方法有返回值，统一返回0bject，但是它运行类型和方法定义的返回类型一致
Object reVal=say.invoke(null, 300, "王五", '男')；
System.out.println("reVal的运行类型=" + reVal.getClass());  // String

...

class Boss {
    public int age;
    private static String name;
    
    public Boss() {
        
    }
    
    private static String say(int n, String s, char c) {  // 静态方法
        return n + " " + s + " " + c;
    }
    ...
}