Java开发之路—Java反射机制

2022-09-01 14:01:25

Java反射机制

（重要）
1、反射的概述
2、Class类的理解与获取Class的实例
3、了解ClassLoader
4、反射应用一：创建运行时类的对象（掌握）
- 4.1、代码举例
- 4.2、说明
5、反射应用二：获取运行时类的完整结构（了解）
6、反射应用三：调用运行时类的指定结构（掌握）
7、动态代理

（重要）

1、反射的概述

1.1、本章的主要内容

1.2、关于反射的理解

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。

框架 = 反射 + 注解 + 设计模式

1.3、体会反射机制的“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();
}

1.4、反射机制能提供的功能

1.5、相关API

java.lang.Class：反射的源头
java.lang.reflect.Method
java.lang.reflect.Field
java.lang.reflect.Constructor
…

2、Class类的理解与获取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实例的几种方式：（前三种方式需要掌握）

方式三用的最多

		//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(String classPath)   ---用的最多
        Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz1 == clazz3);

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

        System.out.println(clazz1 == clazz4);

2.3、总结

创建类的对象的方式?

方式一：new + 构造器；
方式二：要创建Xxx类的对象，可以考虑：Xxx、Xxxs、XxxFactory、XxxBuilder类中查看是否有静态方法的存在。可以调用其静态方法，创建Xxx对象；
方式三：通过反射；

2.4、Class实例可以是哪些结构的说明

3、了解ClassLoader

3.1、类的加载过程 ---- 了解

3.2、类的加载器的作用

3.3、类的加载器的分类

3.4、Java类编译、运行的执行的流程

3.5、使用Classloader加载src目录下的配置文件（需要掌握）

@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);

    }

4、反射应用一：创建运行时类的对象（掌握）

4.1、代码举例

Class<Person> clazz = Person.class;

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

4.2、说明

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：

运行时类必须提供空参的构造器；
空参的构造器的访问权限得满足。通常，设置为public；

在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：

便于通过反射，创建运行时类的对象；
便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类此构造器；

5、反射应用二：获取运行时类的完整结构（了解）

我们可以通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等…

5.1、获取属性结构

@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);
    }
}

5.2、获取方法结构

@Test
public void test1(){

    Class clazz = Person.class;
	//获取方法结构
    //getMethods():获取当前运行时类及其父类中声明为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);
    }
}

5.3、获取构造器结构


/*
    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);
    }

}

5.4、获取运行时类的父类getSuperclass()

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

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

5.5、获取运行时类的带泛型的父类 getGenericSuperclass()

/*
获取运行时类的带泛型的父类  getGenericSuperclass()
 */
 
@Test
public void test3(){
    Class clazz = Person.class;

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

5.6、获取运行时类的带泛型的父类的泛型 getActualTypeArguments()

/*
获取运行时类的带泛型的父类的泛型  getActualTypeArguments()

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());
}

5.7、获取运行时类实现的接口 getInterfaces()

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

5.8、获取运行时类所在的包 getPackage()

/*
        获取运行时类所在的包  getPackage()
 */
 
@Test
public void test6(){
    Class clazz = Person.class;

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

5.9、获取运行时类声明的注解 getAnnotations()

/*
    获取运行时类声明的注解  getAnnotations()
 */
 
@Test
public void test7(){
    Class clazz = Person.class;

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

6、反射应用三：调用运行时类的指定结构（掌握）

调用运行时类指定的结构：属性、方法、构造器。

6.1、调用指定的属性

@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(private的也可以访问)
    name.setAccessible(true);
    //3.获取、设置指定对象的此属性值
    name.set(p,"Tom");  //设置

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

6.2、调用指定的方法（使用的最多）

@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

    }

6.3、调用指定的构造器（此方法不通用）

@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);

}

7、动态代理

7.1、代理模式的原理

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。

7.2、静态代理

7.2.1、举例

实现Runnable接口的方法创建多线程。

Class MyThread implements Runnable{} //相当于被代理类
Class Thread implements Runnable{} //相当于代理类
main(){
	MyThread t = new MyThread();
	Thread thread = new Thread(t);
	thread.start();//启动线程；调用线程的run()
}

7.2.2、静态代理的缺点

① 代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。
② 每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。

7.3、动态代理的特点

动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对
象。

7.4、动态代理的实现

7.4.1、需要解决的两个主要问题

问题一：如何根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象；
（通过Proxy.newProxyInstance()实现）
问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法a；
（通过InvocationHandler接口的实现类及其方法invoke()）

7.4.2、代码实现

/**
 *
 * 动态代理的举例
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019 上午 10:18
 */

interface Human{

    String getBelief();

    void eat(String food);

}
//被代理类
class SuperMan implements Human{


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

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

class HumanUtil{

    public void method1(){
        System.out.println("====================通用方法一====================");

    }

    public void method2(){
        System.out.println("====================通用方法二====================");
    }

}

//生成代理类的工厂
class ProxyFactory{
    //调用此方法，返回一个代理类的对象。解决问题一
    // 问题一:根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象。
    //（通过Proxy.newProxyInstance()实现）
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象

//解决问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。
    // (通过InvocationHandler接口的实现类及其方法invoke())
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

        handler.bind(obj);

        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }

}

//解决问题二
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

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

    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，就会自动的调用如下的方法：invoke()
    //将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        HumanUtil util = new HumanUtil();
        util.method1();

        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
        //obj:被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj,args);

        util.method2();

        //上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。
        return returnValue;

    }
}

public class ProxyTest {

    public static void main(String[] args) {

        SuperMan superMan = new SuperMan();

         //proxyInstance:代理类的对象
         Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);

         //当通过代理类对象调用方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
         String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);

        proxyInstance.eat("四川麻辣烫");

        System.out.println("*****************************");

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();

        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);

        proxyClothFactory.produceCloth();

    }
}

体会：反射的动态性

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