1. Java反射机制概述

• 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
• 加载玩类后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象，这个对象就包含了完整的类的结构信息。可以通过这个类看到类的结构，这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，称之为“反射”

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
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

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() {
    }

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

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

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

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

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

public class RefectionTest {
    //反射前，对Person类的操作
    @Test
    public void test1() {
        //创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom", 12);
        //通过对象，调用内部的属性，方法，不能调用private私有结构
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1);
        p1.show();
    }

    //反射后
    @Test
    public void test2() throws Exception {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //通过反射，创建Person类的对象
        Constructor<Person> cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Person person = cons.newInstance("Tom", 12);
        System.out.println(person);
        //通过反射，调用对象指定的属性、方法
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(person, 10);
        System.out.println(person);
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(person);

        //通过反射，可以调用Person类的私有结构的
        Constructor<Person> cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = cons1.newInstance("Tom");
        System.out.println(p1);
        //调用私有属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1, "hanmeimei");
        System.out.println(p1);
        //调用私有方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        showNation.invoke(p1, "中");
    }
}

2. 理解Class类并获取Class实例

关于java.lang.Class类的理解

1. 类的加载过程：程序经过javac.exe命令后，会生成一个或多个字节码文件(.class)。此过程叫编译。然后使用java.exe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，此过程叫类的加载。加载到内存中的类，我们称为运行时类，此运行时类就作为Class的一个实例
2. 换句话说，Class的实例就对应一个运行时类
3. 加载到内存中的运行时类，会缓存一定时间。在此时间内，可以通过不同方式来获取此运行时类
4. 哪些类型可以有Class对象，class：外部类，成员，局部内部类，匿名内部类；interface接口；[]数组；enum枚举；annotation注解；primitive type基本数据类型；void

 @Test
    //获取Class的实例的方式
    public void test3() throws ClassNotFoundException {
        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class<Person> 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<? extends Person> clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);

        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)，使用较多
        Class<?> clazz3 = Class.forName("Person");
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz3 == clazz1);

        //方式四：使用类的加载器ClassLoader
        ClassLoader classLoader = RefectionTest.class.getClassLoader();
        Class<?> clazz4 = classLoader.loadClass("Person");
        System.out.println(clazz4);
        System.out.println(clazz1 == clazz4);
    }

3. 类的加载与ClassLoader的理解

• 类的加载过程：当程序主要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过下面三个步骤来对该类进行初始化
  
• 类加载器的作用：类加载的作用：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的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，将维持缓存一段时间，JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

//了解类的加载器
public class ClassLoderTest {
    @Test
    public void test1() {
        ClassLoader classLoader = ClassLoderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        System.out.println(classLoader.getParent());
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
    }

    @Test
    public void test2() throws IOException {
        Properties pro = new Properties();
        //默认在当前module下
        //FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("jdbc.properties");
        //pro.load(fileInputStream);
        ClassLoader classLoader = ClassLoderTest.class.getClassLoader();
        //默认在当前module的src下
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pro.load(is);
        System.out.println(pro.getProperty("user"));
        System.out.println(pro.getProperty("pw"));
    }
}

4. 创建运行时类的对象

//通过反射创建对应的运行时类的对象
public class NewInstanceTest {
    @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构造器
        * 正常创建运行时类的对象，要求：1.运行时的类必须提供空参的构造器，2.访问权限。通常设置为public
        * */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }

    //创建一个指定类的对象，classPath指定类的全类名
    @Test
    public Object getInstance(String classPath) throws IllegalAccessException, InstantiationException, ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }
}

5. 获取运行时类的完整结构

//获取当前运行时类的属性结构
public class FieldTest {
    @Test
    public void test1() {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //获取属性结构,getFields()获取当前运行时类及其父类声明为public的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field f : fields) {
            System.out.println(f);
        }
        //getDeclaredFields获取当前运行时类声明的所有属性，不包含父类的
        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<Person> clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f : declaredFields) {
            //权限修饰符
            int modifiers = f.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + "\t");
            //数据类型
            Class<?> type = f.getType();
            System.out.print(type.getName()+"\t");
            //变量名
            String name = f.getName();
            System.out.println(name);
        }
    }
}

//获取运行时类的方法结构
public class MethodTest {
    @Test
    public void test1() {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //getMethods()获取当前运行时类及父类中声明public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method m : methods) {
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();
        //获取当前运行时类中所有的方法
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method d : declaredMethods) {
            System.out.println(d);
        }
    }

    //注解   权限修饰符   返回值类型   方法名（参数类型 形参名）   异常
    @Test
    public void test2() {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method m : declaredMethods) {
            //1.获取方法声明的注解
            Annotation[] as = m.getAnnotations();
            for (Annotation a : as) {
                System.out.println(a);
            }
            //2.权限修饰符
            System.out.println(Modifier.toString(m.getModifiers()));
            //3.返回值类型
            System.out.println(m.getReturnType().getName());
            //4.方法名
            System.out.println(m.getName());
            //5.形参
            Class<?>[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            for (Class<?> p : parameterTypes) {
                System.out.println(p.getName());
            }
            //6.异常
            Class<?>[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            for (Class<?> e : exceptionTypes) {
                System.out.println(e);
            }
        }


    }
}

public class OtherTest {
    @Test
    public void test1() {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //getConstructors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);
        }
        //getDeclaredConstructors当前运行时类中所有的构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> d : declaredConstructors) {
            System.out.println(d);
        }
        //获取运行时类的父类和泛型
        Type sup = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(sup);
        //获取运行时类实现的接口
        Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for (Class<?> i : interfaces) {
            System.out.println(i);
        }
        //获取运行时类所在的包
        System.out.println(clazz.getPackage());
        //获取运行时类声明的注解
        Annotation[] as = clazz.getAnnotations();
        for (Annotation a : as) {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

6. 调用运行时类的指定结构

//调用运行时类中指定的结构：属性、方法、构造器
public class ReflectionTest {
    @Test
    public void testField1() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {

        Class<Person> clazz = Person.class;
        //创建运行时对象
        Person p = clazz.newInstance();
        //获取指定的属性，要求声明为public的
        //Field id = clazz.getField("id");
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        //保证当前属性时可以访问的
        name.setAccessible(true);
        name.set(p, "Tom");
        //设置当前属性的值
        //id.set(p, 1007);
        //int pid = (int) id.get(p);
        System.out.println(name.get(p));
    }

    //最常用
    @Test
    public void testMethod() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        Person p = clazz.newInstance();

        //获取指定的某个方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        show.setAccessible(true);
        Object chn = show.invoke(p, "CHN");
        System.out.println(chn);

        System.out.println("*******静态方法********");
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        Object o = showDesc.invoke(clazz);
        System.out.println(o);
    }

    @Test
    public void testConstructor() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        Constructor<Person> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

        constructor.setAccessible(true);

        Person person = constructor.newInstance("Tom");

        System.out.println(person);
    }
}

7. 反射的应用：动态代理

• 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
• 动态代理是指客户通过代理类来调用其他对象的方法，并且是程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象
• 动态代理使用场合：调试 远程方法调用
• 动态代理相比于静态代理的优点：抽象角色中（接口）声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理，可以更加灵活和统一的处理众多的方法

//静态代理举例 特点：代理类和被代理类在编译期间，就确定下来了

interface ClothFactory {
    void produceCloth();
}

//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory {

    private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化

    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory) {
        this.factory = factory;
    }

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("代理工厂准备工作。。。。");
        factory.produceCloth();
        System.out.println("代理工作后续收尾工作-----");
    }
}

//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory {

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("Nike生产运动服---");
    }
}

public class StaticProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        //创建被代理类对象
        ClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类对象
        ClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);
        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

import javax.print.DocFlavor;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * @author gai
 * @create 2021--02--02
 */
//动态代理举例
interface Human {
    String getBelief();

    void eat(String food);
}

//被代理类
class SuperMan implements Human {

    @Override
    public String getBelief() {
        return "I believe";
    }

    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("喜欢吃" + food);
    }
}

class ProxyFactory {
    //调用此方法，返回一个代理类的对象
    public static Object getProxyInstance(Object obj) {//obj被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
        handler.bind(obj);
        Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), handler);
        return obj;
    }
}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object obj;//需要使用被代理的对象进行赋值

    public void bind(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }

    //当我们通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动调用如下的方法：invoke()
    //将被代理类要执行的方法a的功能声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //method为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理对象要调用的方法
        //obj被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj, args);
        return returnValue;
    }
}

public class ProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        SuperMan superMan = new SuperMan();
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当通过代理类对象调用方法时，会自动地调用被代理类中同名地方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("菠菜");

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);
        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

动态代理与AOP(Aspect Orient Programming)