目录

• 1. 概述
• • 1.1 反射的概念
  • 1.2 应用
  • 1.3 反射的例子
• 2. 理解Class类并获取Class的实例
• • 2.1 Class类的理解
  • 2.2 获取Class实例的方式
• 3. 类的加载过程与ClassLoader
• • 3.1 类的加载过程
  • 3.2 ClassLoader理解
  • 3.3 使用加载器加载文件
• 4. 创建运行时类的对象
• • 4.1 通过反射获取运行时类的对象
  • 4.2 体会反射的动态性
• 5. 获取运行时类的完整结构
• • 5.1 获取当前类的属性结构
  • 5.2 获取当前类的方法结构
  • 5.3 获取当前类的构造器
  • 5.4 获取当前类的父类及泛型
  • 5.4 获取当前类的接口、包、声明的注解
• 6. 获取运行时类的指定结构
• • 6.1 获取运行时类的指定属性
  • 6.2 获取运行时类的指定方法
  • 6.3 获取运行时类的指定构造器

1. 概述

1.1 反射的概念

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。

1.2 应用

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

1.3 反射的例子

Person.java:

package com.wzc.java;

public class Person {
    private String name;
    public int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Person() {
    }

    private Person(String name) {
        this.name = name;
    }

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

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

    public void show(){
        System.out.println("你好，我是一个人");
    }

    private String showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是" + nation);
        return nation;
    }

}

 //反射之前，对于Person的操作
    @Test
    public void test1(){
        //1.创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom",12);

        //2.通过对象调用其中的属性和方法
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1.toString());

        p1.show();
        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构
        //比如：name、showNation()以及私有构造器
    }

    //有了反射之后，对Person的操作
    @Test
    public void test2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        Class clazz = Person.class;
        //1.通过反射创建Person类的对象
        Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Object obj = cons.newInstance("Tom", 12);
        Person p = (Person)obj;
        System.out.println(p.toString());
        //2.通过反射调用对象指定属性方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p,10);
        System.out.println(p.toString());
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);
        System.out.println("*************************************");

        //通过反射可以调用Person类的私有结构。比如：私有构造器、方法、属性
        Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = (Person)cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);
        //调用私有属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1,"LaoLiu");
        System.out.println(p1);
        //调用私有方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation  = (String)showNation.invoke(p1,"中国");//相当于 String nation = p1.showNation("中国")
        System.out.println(nation);
    }

2. 理解Class类并获取Class的实例

2.1 Class类的理解

1.类的加载过程： 程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。接着我们使用java.exe命令对某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。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，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。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

2.2 获取Class实例的方式

   @Test
    public void test3() throws ClassNotFoundException {
        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);
        //方式三:调用Class的静态方法:forname(Striing classPath)
        Class clazz3 = Class.forName("com.wzc.java.Person");
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz1 == clazz2); //true  都指向同一个地址对应同一个class
        System.out.println(clazz2 == clazz3); //true

        //方式四：使用类的加载器
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.wzc.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz4 == clazz1); //true
    }

有Class对象的一些类型：
（1）class：外部类，成员(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@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void

Class c1 = Object.class;
Class c2 = Comparable.class;
Class c3 = String[].class;
Class c4 = int[][].class;
Class c5 = ElementType.class;
Class c6 = Override.class;
Class c7 = int.class;
Class c8 = void.class;
Class c9 = Class.class;

int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class c10 = a.getClass();
Class c11 = b.getClass();
// 只要数组元素类型与维度一样，就是同一个Class
System.out.println(c10 == c11); //true

3. 类的加载过程与ClassLoader

3.1 类的加载过程

类加载器的作用：
类加载：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，然后在堆中生成一个代表这个类java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。
类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

3.2 ClassLoader理解

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的类的加载器。

了解类的加载器:

    @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); //系统加载器
        //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);//扩展类加载器
        //调用扩展器加载器类的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
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);//null 不代表没有，而是无法获取 引导类加载器

        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3); //null 引导类加载器
    }

3.3 使用加载器加载文件

如加载JDBC文件（两种方式）：

    @Test
    public void test2() throws Exception {

        Properties pros = new Properties();
        //此时的文件默认在当前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("username");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);
    }

4. 创建运行时类的对象

4.1 通过反射获取运行时类的对象

    @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。内部调用了类的空参构造器
        要想使用此方法创建运行时类的对象，要求：
        1.运行时必须提供空参构造器
        2.空参的构造器的访问权限得够。通常为public

        在javabean中要求提供一个public的空参构造器
        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类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器
         */
        Person obj = clazz.newInstance(); //该方法在java9之后已经过时
        System.out.println(obj);
    }

4.2 体会反射的动态性

java是一种动态语言，在运行时可以根据某些条件改变自身结构，比如根据一些判断语句，创建对象也不可能总是一样的。反射机制可以在这种动态语言下创建出对应的类。

    //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.wzc.java.Person";
                    break;
            }

            try {
                Object instance = getInstance(classPath);
                System.out.println(instance);
            } 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();
    }

5. 获取运行时类的完整结构

5.1 获取当前类的属性结构

    @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);
        }
    }

    @Test
    public void test3(){
        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();
        }
    }

5.2 获取当前类的方法结构

   @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publi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。（不含父类中声明的）
        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.print(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());

            //5.形参列表
            System.out.print("(");
            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() + " agrs_" + i);
                        break;
                    }
                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " agrs_" + 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();
        }
    }

5.3 获取当前类的构造器

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

5.4 获取当前类的父类及泛型

   //获取运行时的父类
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;

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

    //获取运行带泛型的父类
    @Test
    public void test3(){
        Class clazz = Person.class;

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

    //获取运行带泛型的父类的泛型
    @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]);
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

5.4 获取当前类的接口、包、声明的注解

    //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();

        //获取运行时父类的接口
        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 aPackage = clazz.getPackage();
        System.out.println(aPackage);
    }

    //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);
        }
    }

6. 获取运行时类的指定结构

6.1 获取运行时类的指定属性

    //No
    @Test
    public void testFiled() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        //获取指定的属性：要求运行时类中属性声明为public
        //通常不采用此方法
        Field id = clazz.getField("id");

        //设置当前属性的值
        //set():参数1：指明设置哪个对象的属性   参数2：将此属性值设置为多少
        id.set(p,1001);

        //获取当前属性的值
        //get():参数1：获取哪个对象的当前属性值
        int pId = (int) id.get(p);
        System.out.println(pId);
    }

    //Yes
    //操作运行时类中的指定属性
    @Test
    public void test2() 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));
    }

6.2 获取运行时类的指定方法

   //Yes
    //操作运行时类中的指定方法
    @Test
    public void test3() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

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

        //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");
        System.out.println(returnValue);

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

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //Object returnVal = showDesc.invoke(null);  //已经加载了Person类
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);
    }

6.3 获取运行时类的指定构造器

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

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

        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);
    }

参考资料：
[1]尚硅谷宋康红java基础教程