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17、反射

T4makojava基础语法java大约 10 分钟

反射

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1、Class 类的理解

Class 是 java.lang 包中的类
每个类都默认有一个公有静态 Class 对象 「class」： public static class
该对象封装当前类的信息，包括类名，成员变量，方法等
获取该对象可以通过 类.getClass() 获取 class 对象

  1. 类的加载过程：
  • 程序在执行 javac.exe 命令后，会生成一个或多个字节码文件（.class结尾）
  • 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。此过程称为 类的加载 。加载到内存中的内，称为 运行时类 ，此运行时类，就作为一个 Class的一个实例
  • 换句话说，Class 的实例就对应着一个运行时类。
  • 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，可以通过不同的方式来获取此运行时类
public class ReflectionTest {
    //反射之前，对于 Person 类的操作
    @Test
    public void test1(){
        //1、创建 Person 类的对象
        Person p1 = new Person("Tom",20);
        //2、通过对象调用其内部的属性、方法
        p1.age = 18;
        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（private 的属性、方法、构造）
    }
    //发射之后，对于 Person 的操作
    @Test
    public void test2() throws Exception{
        //1、通过反射，创建 Person 类的对象
        Class clazz = Person.class; // 获取 Person 的 class 对象
        Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class); // 获取构造器
        Object obj = cons.newInstance("Tom", 12); // 创建实例
        Person p = (Person) obj;
        System.out.println(p.toString());
        //2、通过反射，调用对象指定的属性、方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p,10);
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);

        //通过反射，可以调用 Person 类的私有结构（private 的属性，方法，构造器）
        //调用私有的构造器
        Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);
        //调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1,"Li");
        System.out.println(p1);
        //调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation = (String) showNation.invoke(p1, "China");
        System.out.println(nation);
    }
}

2、获取 Class 实例 class 的四种方式

相关信息

  • 对于 Class.forName("package.class"); ，编译器只检查 package.class 是否是一个 String 类型的数据，并不检查是否有 package 包下的 class 的类。在运行阶段，如果发现没有 package.class 包名的类，将触发 ClassNotFoundException。- 而对于 Class.forName("class"); ，编译阶段就检查时是否有 class 类
@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
        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)
        Class clazz3 = Class.forName("day11.Person");
        System.out.println(clazz3);

        //方式四：使用类的加载器 ClassLoader（了解）
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class<?> clazz4 = classLoader.loadClass("day11.Person");
        System.out.println(clazz4);
        System.out.println(clazz1 == clazz4); // true
    }

3、类的加载与 ClassLoader 的理解

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public class ClassLoadingTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(A.m);
}
}
class A {
static {
m = 300;
}
static int m = 100;
}
//第二步：链接结束后m=0
//第三步：初始化后， m的值由<clinit>()方法执行决定
// 这个A的类构造器<clinit>()方法由类变量的赋值和静态代码块中的语句按照顺序合并产生，类似于
// <clinit>(){
// m = 300;
// m = 100;
// }

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public class ClassLoaderTest {
    @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);
        //调用系统类加载的getParent():获取扩展加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
        System.out.println(classLoader);
        //调用扩展类加载器的getParent():无法获取引导类加载器
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);
    }
    @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("user");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user:"+user+",password:"+password);
    }
}

4、创建运行时类的对象

通过反射创建运行时类的对象

创建方式：class 对象的 newInstance() 方法，内部调用了内部类的空参构造器。（也可以通过 class 对象获取空参构造器再使用 newInstance() 方法）

要想此方法正常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够。通常设置为 public

注：JDK9 版本开始，Class 类的 newInstance() 方法被宣布为 Deprecated（已过时）

@Test
public void test1() throws InstantiationException, IllegalAccessException {
    Class<Person> clazz = Person.class; // 获取类的 class 对象
    Person obj = clazz.newInstance();
    System.out.println(obj);
}

5、获取运行时类的完整结构

1、属性结构

获取属性结构及其内部结构

public class FieldTest {
    @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有属性（不包含父类声明的属性）
        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 clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f:declaredFields){
            // 权限修饰符
            int modifiers = f.getModifiers();
            System.out.println(Modifier.toString(modifiers));
            // 数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.println(type.getName());
            // 变量名
            String name = f.getName();
            System.out.println(name);
        }
    }
}

2、获取运行时类的方法结构

public class MethodTest {
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        // getMethod():获取当前运行时类及其所有父类中声明为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有方法（不包含父类中声明的方法）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m:declaredMethods){
            System.out.println(m);
        }
    }

    // @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.println(a);
            }
            //2、权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers())+"\t");

            //3、方法的返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName()+'\t');

            //4、方法名
            System.out.print(m.getName()+"(");

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

            }
            //6、抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.println("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();
        }
    }
}

3、获取运行时类的构造器

public class MethodTest {
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        //getMethod():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m:methods){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();

        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
        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.println(a);
            }
            //2、权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers())+"\t");

            //3、方法的返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName()+'\t');

            //4、方法名
            System.out.print(m.getName()+"(");

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

            }
            //6、抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.println("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();
        }
    }
}

4、获取运行时类的父类及父类的泛型

（逻辑性代码，功能性代码......）

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

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

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

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

    // 获取运行时类的带泛型的父类的泛型
    @Test
    public void test4(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType parameType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        // 获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = parameType.getActualTypeArguments();
        // System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

5、获取运行时类实现的接口、所在包、注解等

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

    @Test
    public void test7(){
        Class clazz =Person.class;
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation a : annotations){
            System.out.println(a);
        }
    }

6、调用运行时类的指定结构

1、调用运行时类的属性

@Test
    // 调用运行时类中指定的结构：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、保证当前属性时可访问的
        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));
    }

2、调用运行时类的方法

@Test
    // 调用运行时类中指定的结构：方法
    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、保证当前属性时可访问的
        show.setAccessible(true);

        //3、调用方法的invoke()
        //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 renturnValue = show.invoke(p, "CHN");//String nation = p.show("CHN");
        System.out.println((String) renturnValue);

        //如何调用静态方法
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null;
    }

3、调用运行时类的构造器

@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、保证此构造器时可访问的
        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、代理模式与动态代理

动态代理没有代理类

Proxy类 ：专门完成代理的操作类，是所有动态代理类的父类。通过此类为一个或多个接口动态地生成实现类。
static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>... interfaces) 创建一个动态代理类所对应的Class对象
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h) 直接创建一个动态代理对象
public Object invoke(Object theProxy, Method method, Object[] params) throws Throwable 

interface Human{
    String getBelief();
    void eat(String food);
}

//被代理类
class SuperMan implements Human{//实现接口重写方法
    @Override
    public String getBelief() {
        return "I can fly!";
    }
    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("i like eat"+food);
    }
}
/*
要想实现动态代理，需要解决的问题
1、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
2、当通过代理类的对象调用方法时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法
*/

class ProxyFactory{
    //返回一个代理类的对象的方法，用于解决问题一
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
        
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

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

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
    private Object obj;//被代理类的对象

    public void bind(Object obj){
        this.obj = obj;
    }//被代理类对象的赋值

    //当通过代理类的对象，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的功能声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        //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);

        //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("food");

        System.out.println("**********************");
        NClothFactory nClothFactory = new NClothFactory();
        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nClothFactory);
        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}
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