Java知识点–反射（上）

🍖一、为什么需要反射

1️⃣在特定情境中传统方法的不足

例：有一个配置文件re.properties，根据这个文件创建Cat对象，并调用hi方法，应该怎么做？

classfullpath=com.hspedu.Cat
method=hi

当然我们可以使用传统方法：

Cat cat = new Cat();
cat.hi();

但是传统方法有缺点，如果配置文件中method变成了hello，那么我们只能修改源码，把cat.hi();修改成cat.hello();。

2️⃣为了不修改源码引出反射

这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，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)

        //1.使用Properties类，读取配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath");
        String method = properties.getProperty("method");
        System.out.println(classfullpath);
        System.out.println(method);
        //2.使用反射机制解决
        //(1)加载类，得到Class类型的对象aClass
        Class aClass = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过aClass对象得到加载的类 com.hspedu.Cat 的对象实例
        Object o = aClass.newInstance();
        //(3)通过aClass对象得到加载的类 com.hspedu.Cat 的 method 的方法对象
        //   在反射中：可以把方法视为对象
        Method method1 = aClass.getMethod(method);
        //(4)通过 method1 调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        method1.invoke(o);//传统方法：对象.方法()  反射：方法.invoke(对象)

🍗二、反射机制

1️⃣Java反射机制

反射机制允许程序在执行期借助于ReflectionAPI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。
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。

2️⃣Java 反射机制原理示意图

3️⃣Java 反射机制可以完成

(1)在运行时判断任意一个对象所属的类
(2)在运行时构造任意一个类的对象
(3)在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
(4)在运行时调用任意-个对象的成员变量和方法
(5)生成动态代理

4️⃣反射相关的主要类

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

classfullpath=com.hspedu.Cat
method=hi

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class Reflection01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.使用Properties类，读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath");
        String method = properties.getProperty("method");
        System.out.println(classfullpath);
        System.out.println(method);

        //2.传统方法创建对象，行不通 ——>使用反射
        //new classfullpath();因为classfullpath是字符串，不是类的全路径

        //3.使用反射机制解决
        //(1)加载类，得到Class类型的对象aClass
        Class aClass = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过aClass对象得到加载的类 com.hspedu.Cat 的对象实例
        Object o = aClass.newInstance();
        //(3)通过aClass对象得到加载的类 com.hspedu.Cat 的 method 的方法对象
        //   在反射中：可以把方法视为对象
        Method method1 = aClass.getMethod(method);
        //(4)通过 method1 调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        method1.invoke(o);//传统方法：对象.方法()  反射：方法.invoke(对象)

        //得到Cat类的属性,getField不能得到私有属性
        Field age = aClass.getField("age");
        System.out.println(age.get(o));
        //得到Cat类的无参构造器
        Constructor constructor = aClass.getConstructor();//()中可以指定构造器的参数类型
        System.out.println(constructor);
        //得到Cat类的有参构造器
        Constructor constructor1 = aClass.getConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor1);
    }
}

public class Cat {
    private String name = "招财猫";
    public int age = 5;

    public Cat() {
    }

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

    public void hi() {
        //System.out.println("hi" + name);
    }
}

5️⃣反射优点和缺点

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。
缺点:使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。

6️⃣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

import com.hspedu.Cat;

import java.lang.reflect.Method;

public class Reflection02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Reflection02().m1();
        new Reflection02().m2();
        new Reflection02().m3();
    }

    //用传统方法调用hi
    public void m1() {
        Cat cat = new Cat();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            cat.hi();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("用传统方法调用hi的时间 = " + (end - start));
    }

    //用反射机制调用hi
    public void m2() throws Exception {
        Class aClass = Class.forName("com.hspedu.Cat");
        Object o = aClass.newInstance();
        Method hi = aClass.getMethod("hi");
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            hi.invoke(o);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("用反射机制调用hi的时间 = " + (end - start));
    }

    //反射调用优化，关闭访问安全检查
    public void m3() throws Exception {
        Class aClass = Class.forName("com.hspedu.Cat");
        Object o = aClass.newInstance();
        Method hi = aClass.getMethod("hi");
        hi.setAccessible(true);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            hi.invoke(o);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("用反射机制调用hi的时间 = " + (end - start));
    }
}

用传统方法调用hi的时间 = 4
用反射机制调用hi的时间 = 71
用反射机制调用hi的时间 = 31

🥩三、Class 类

1️⃣基本介绍

(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
底层中ClassLoader 类中的loadClass方法创建Class类对象

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
	return loadClass(name, false);
}

(3) 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次

Class cls1 = Class.forName("com.hspedu.Cat");
Class cls2 = Class.forName("com.hspedu.Cat");
System.out.println(cls1.hashCode());
System.out.println(cls2.hashCode());

cls1.hashCode() = cls2.hashCode()，说明cls1和cls2是同一个对象。
(4) 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
可以通过实例名.getClass()得到其运行类型。
(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) Class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)

2️⃣Class类的常用方法

方法名	功能说明
static Class forName(String name)	返回指定类名name的Class对象
Object newInstance()	返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类、基本类型等)名称
Class[ ] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Class getSuperclass()	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
Constructor[ ] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[ ] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组
Method getMethod(String name.Class … naramTypes)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

3️⃣应用实例

import com.hspedu.Car;

import java.lang.reflect.Field;

public class Class02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        String classAllPath = "com.hspedu.Car";
        //1.获取到Car类对应的Class对象
        Class aClass = Class.forName(classAllPath);
        //2.输出aClass对象，可以显示是那个类的Class对象
        System.out.println(aClass);
        //也可以得到aClass对象的运行类型
        System.out.println(aClass.getClass());
        //3.获得包名
        System.out.println(aClass.getPackage().getName());
        //4.获得全类名
        System.out.println(aClass.getName());
        //5.通过aClass创建对象实例
        Car car = (Car) aClass.newInstance();
        System.out.println(car);
        //6.通过反射获取属性brand
        Field brand = aClass.getField("brand");
        System.out.println(brand.get(car));
        //7.通过反射给属性赋值
        brand.set(car, "奔驰");
        System.out.println(brand.get(car));
        //8.遍历Car类的属性
        Field[] fields = aClass.getFields();
        for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
            System.out.println(fields[i].get(car));
            System.out.println(fields[i].getName());
        }
    }
}

public class Car {
    public String brand = "宝马";
    public int price = 500000;
    public String color = "白色";

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

🍠四、获取 Class 类对象

1️⃣编译阶段

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.

2️⃣类加载阶段

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.

3️⃣运行阶段

前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass(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.

4️⃣通过类加载器获取类的Class对象

ClassLoader cl =对象.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

5️⃣基本数据类型

(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
Class cls =基本数据类型.class

6️⃣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

import com.hspedu.Car;

public class GetClass_ {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.Class.forName,编译阶段
        String classAllPath = "com.hspedu.Car";
        Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
        System.out.println(aClass);
        //2.类名.class,类加载阶段
        Class<Car> carClass = Car.class;
        System.out.println(carClass);
        //3.对象名.getClass(),运行阶段
        Car car = new Car();
        Class<? extends Car> aClass1 = car.getClass();
        System.out.println(aClass1);
        //4.通过类加载器获取类的Class对象
        ClassLoader classLoader = Car.class.getClassLoader();
        Class<?> aClass2 = classLoader.loadClass(classAllPath);
        System.out.println(aClass2);
        //5.基本数据类型用.class,得到Class类对象
        Class<Integer> integerClass = int.class;
        Class<Character> characterClass = char.class;
        System.out.println(integerClass);
        //6.包装类用.TYPE,得到Class类对象
        Class<Integer> type = Integer.TYPE;
        Class<Character> type1 = Character.TYPE;
        System.out.println(type);
        System.out.println(integerClass.hashCode());
        System.out.println(type.hashCode());
    }
}

运行结果:

class com.hspedu.Car
class com.hspedu.Car
class com.hspedu.Car
class com.hspedu.Car
int
int
2101973421
2101973421

🥟五、哪些类型有Class对象

1、外部类，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
6、基本数据类型
7、void

import java.io.Serializable;

public class AllTypeClass {
    public static void main(String[] args) {
        Class<String> stringClass = String.class;//外部类
        Class<Serializable> serializableClass = Serializable.class;//接口
        Class<Integer[]> aClass = Integer[].class;//数组
        Class<float[][]> aClass1 = float[][].class;//二维数组
        Class<Deprecated> deprecatedClass = Deprecated.class;//注解
        Class<Thread.State> stateClass = Thread.State.class;//枚举
        Class<Long> longClass = long.class;//基本数据类型
        Class<Void> voidClass = void.class;//void
        Class<Class> classClass = Class.class;//Class类
        System.out.println(stringClass);
        System.out.println(serializableClass);
        System.out.println(aClass);
        System.out.println(aClass1);
        System.out.println(deprecatedClass);
        System.out.println(stateClass);
        System.out.println(longClass);
        System.out.println(voidClass);
        System.out.println(classClass);
    }
}

运行结果：

class java.lang.String
interface java.io.Serializable
class [Ljava.lang.Integer;
class [[F
interface java.lang.Deprecated
class java.lang.Thread$State
long
void
class java.lang.Class