反射

  • 反射的概述
java给我们提供了一套api(java.lang.reflect),程序员可以使用这套api实现:
> 动态的获取内存中的运行时类;
> 动态的创建运行时类的对象;
> 动态的调用运行时类中的指定结构:属性、方法
  • 反射的应用
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
  • 相关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
… …

反射的应用举例

  • 使用反射前:
//使用反射之前的例子
@Test
public void test1(){
//1. 创建类的对象
Person p1 = new Person();
System.out.println(p1);
//2. 调用对象的属性
p1.age = 1;
System.out.println("age : " + p1.age);
//3. 调用对象的方法
String info = p1.show();
System.out.println("返回的信息:" + info);

//使用如上的方式,在Person类外部不能调用Person类中私有的结构:构造器、属性、方法
}
  • 使用反射的例子
//使用反射的例子
@Test
public void test2() throws Exception {
//前提:获取运行期中的运行时类:Person
Class clazz = Person.class;
//1. 创建类的对象
Person p1 = (Person) clazz.newInstance();
System.out.println(p1);

//2. 调用对象的属性
Field ageField = clazz.getField("age");
ageField.set(p1,1);
System.out.println(ageField.get(p1));


//3. 调用对象的方法
Method showMethod = clazz.getMethod("show");
String info = (String) showMethod.invoke(p1);
System.out.println("返回的信息:" + info);

}
@Test
public void test3() throws Exception {
//前提:获取运行期中的运行时类:Person
Class clazz = Person.class;
//使用反射,在Person类外部调用Person类中私有的结构:构造器、属性、方法
//1.调用私有构造器:private Person(String name,int age)
Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
con.setAccessible(true);
Person p2 = (Person) con.newInstance("Tom",12);
System.out.println(p2);

//2. 调用私有属性:private String name;
Field nameFiled = clazz.getDeclaredField("name");
nameFiled.setAccessible(true);
nameFiled.set(p2,"Jerry");
System.out.println(nameFiled.get(p2));
System.out.println(p2);

//3. 调用私有方法:private void showNation(String nation)
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
showNation.setAccessible(true);
showNation.invoke(p2,"CHN");
}

/*
两个疑问?
1. 为什么在可以直接创建对象,调用相关结构的同时,还要提供一套反射的api做类似的事情呢?
体现反射的动态性!

2. 前面讲了封装性,反射的出现,是否与封装性矛盾呢? 不矛盾!
封装性:建议我们是否调用的问题
反射:我们能否调用的问题

*/

其中Person类定义如下:

package com.atguigu.java;

/**
* @author shkstart
* @create 2020 上午 9:36
*/
public class Person {
//属性
private String name;
public int age;

//构造器
public Person(){
System.out.println("Person()...");
}

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

private Person(String name,int age){
System.out.println("Person(String,int)...");
this.name = name;
this.age = age;
}

//方法

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 String show(){
System.out.println("name : " + name + ", age : " + age);
return "name : " + name + ", age : " + age;
}

private void showNation(String nation){
System.out.println("我来自:" + nation);
}

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

java.lang.Class的理解(重点)

理解

1. Class的理解:
java源程序经过javac.exe执行以后,会生成一个或多个字节码文件。接着使用java.exe命令,将字节码文件代表的类加载(使用类的加载器)到内存中(放到方法区中缓存)。加载到内存中的类,称为运行时类。此运行时类就可以看作是Class的实例。

2. Class的实例指向一个内存中的运行时类!
3. 加载到内存中的运行时类,会被缓存。在整个jvm的生命周期内没有进行方法区gc时,只会存在一份!
4. 前三种获取Class的方式需要掌握。前三种中,Class.forName()的方式更体现反射的动态性,更常用!

获取Class的几种方式

//如何获取Class的实例呢
@Test
public void test4() throws ClassNotFoundException {
//方式一:调用类的静态属性:class
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);//class com.atguigu.java.Person

//方式二:调用对象的方法: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 className)
Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
System.out.println(clazz3);

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

//方式四:(了解)使用类的加载器
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
System.out.println(clazz1 == clazz4);

}

哪些类型可以有Class对象

/*
哪些类型可以有Class对象?
(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
*/
@Test
public void test5(){
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();
// 只要元素类型与维度一样,就是同一个Class
System.out.println(c10 == c11);
}

3.4 类的加载过程(了解)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-deHAaYvW-1594460667867)(day28笔记.assets/1584934633934.png)]

  • 过程一:加载环节:字节码文件加载到内存中,生成对应的Class的实例
  • 过程二:链接环节:
  • 验证:字节码是否合规,是否安全
  • 准备:给当前类的static属性默认初始化赋值
  • 解析:将符号引用转为直接引用
  • 过程三:初始化:给当前类的static属性执行显式初始化、静态代码块中初始化。此操作在方法中执行。

类的加载器(了解)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IvaVDB9l-1594460667871)(day28笔记.assets/1584935409627.png)]

public static void main(String[] args) {
//获取系统类加载器(应用程序类加载器)
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
//获取扩展类加载器
ClassLoader extentionClassLoader = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(extentionClassLoader);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d6f6e28
//获取引导类加载器:失败,返回值为null
ClassLoader bootstrapClassLoader = extentionClassLoader.getParent();
System.out.println(bootstrapClassLoader);//null

//用户自定义类默认使用的是系统类加载器
ClassLoader loader1 = Person.class.getClassLoader();//
System.out.println(loader1);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
//java核心类库使用引导类加载器
ClassLoader loader2 = String.class.getClassLoader();
System.out.println(loader2);//null

}

如何读取配置文件的内容(重点)

//如何加载配置文件
@Test
public void test() throws Exception {
//方式一:
//单元测试方法中,相对路径是基于当前的module
Properties pros = new Properties();
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
FileInputStream fis1 = new FileInputStream("src/jdbc1.properties");
pros.load(fis1);

String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name : " + name + ", password : " + password);


}
@Test
public void test1() throws IOException {
//方式二:使用类的加载器的方式也可以读取配置文件。默认路径是当前module的src目录下
Properties pros = new Properties();
InputStream is = ClassLoader.getSystemClassLoader().getResourceAsStream("jdbc1.properties");
pros.load(is);

String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name : " + name + ", password : " + password);
}

反射的应用1:创建运行时类的对象 (重点)

演示反射的应用的前提

package com.atguigu.java1;

/**
* @author shkstart
* @create 2020 下午 2:07
*/
public class Creature<T> {

private String type;
public double weight;

private void info(){
System.out.println("我是一种生物");
}

public void display(){
System.out.println("type = " + type + ", weight = " + weight);
}

}
/**
* @author shkstart
* @create 2020 下午 2:11
*/
@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
String value() default "abc";
}
public interface MyInterface {

void test();
}
package com.atguigu.java1;

/**
* @author shkstart
* @create 2020 上午 9:36
*/
@MyAnnotation
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<Integer>,MyInterface{
//属性
private String name;
public int age;
private static String info = "我是一个人";

//构造器
public Person(){
System.out.println("Person()...");
}

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

private Person(String name, int age){
System.out.println("Person(String,int)...");
this.name = name;
this.age = age;
}

//方法
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;
}

@MyAnnotation(value="hello")
public String show(){
System.out.println("name : " + name + ", age : " + age);
return "name : " + name + ", age : " + age;
}

private String showNation(String nation,int year) throws RuntimeException{
System.out.println("我来到:" + nation + ",已经有" + year + "年了");
return nation;
}

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

@Override
public void test() {

}

@Override
public int compareTo(Integer o) {
return 0;
}

public static void showInfo(){
System.out.println("我是一个快乐的青年");
}
}

创建运行时类的对象

public class NewInstanceTest {

@Test
public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {

Class<Person> clazz = Person.class;
/*
newInstance():执行时,需要调用运行时类中的空参的构造器。这里需要满足:
1. 运行时类中需要提供空参的构造器
2. 空参构造器的访问权限要足够!通常,都设置为public
*/
Person person = clazz.newInstance();

System.out.println(person);
}
}

反射的应用2:获取运行时类中的所有结构

  • 了解:获取所有的属性及属性的各个部分
package com.atguigu.java2;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;

import org.junit.Test;

import com.atguigu.java1.Person;

public class FieldTest {

@Test
public void test1(){

Class clazz = Person.class;
//getFields():获取到运行时类本身及其所有的父类中声明为public权限的属性
// Field[] fields = clazz.getFields();
//
// for(Field f : fields){
// System.out.println(f);
// }

//getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields){
System.out.println(f);
}
}

//权限修饰符 变量类型 变量名
@Test
public void test2(){

Class clazz = Person.class;
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field f : declaredFields){
//1.权限修饰符
int modifier = f.getModifiers();
// System.out.println(modifier);
System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");

// //2.数据类型
Class type = f.getType();
System.out.print(type.getName() + "\t");

//3.变量名
String fName = f.getName();
System.out.print(fName);
//
System.out.println();
}
}


}
  • 了解:获取所有的方法及方法的各个部分
package com.atguigu.java2;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;

import org.junit.Test;

import com.atguigu.java1.Person;

public class MethodTest {

@Test
public void test1() {

Class clazz = Person.class;
// getMethods():获取到运行时类本身及其所有的父类中声明为public权限的方法
// Method[] methods = clazz.getMethods();
//
// for(Method m : methods){
// System.out.println(m);
// }

// getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法
Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method m : declaredMethods) {
System.out.println(m);
}

}

// 注解信息
// 权限修饰符 返回值类型 方法名(形参类型1 参数1,形参类型2 参数2,...) throws 异常类型1,...{}
@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.返回值类型
System.out.print(m.getReturnType().getName() + "\t");

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

}
  • 掌握:获取其他的相关结构
package com.atguigu.java2;

import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;

/**
* @author shkstart
* @create 2020 下午 2:47
*/
public class OtherTest {

/*
获取当前类中的所有的构造器
*/
@Test
public void test1(){
Class clazz = Person.class;
Constructor[] cons = clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c :cons){
System.out.println(c);
}
}
/*
获取运行时类的父类
*/
@Test
public void test2(){
Class clazz = Person.class;
Class superclass = clazz.getSuperclass();
System.out.println(superclass);//class com.atguigu.java1.Creature
}
/*
获取运行时类的所在的包
*/
@Test
public void test3(){
Class clazz = Person.class;
Package pack = clazz.getPackage();
System.out.println(pack);

}
/*
获取运行时类的注解
*/
@Test
public void test4(){
Class clazz = Person.class;
Annotation[] annos = clazz.getAnnotations();
for (Annotation anno : annos) {

System.out.println(anno);
}

}

/*
获取运行时类所实现的接口
*/
@Test
public void test5(){
Class clazz = Person.class;
Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
for (Class anInterface : interfaces) {

System.out.println(anInterface);
}

}
/*
获取运行时类的带泛型的父类
*/
@Test
public void test6(){
Class clazz = Person.class;
Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
System.out.println(genericSuperclass);//com.atguigu.java1.Creature<java.lang.String>
}
/*
获取运行时类的父类的泛型
*/
@Test
public void test7(){
Class clazz = Person.class;
Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
//如果父类是带泛型的,则一定可以强转为ParameterizedType
ParameterizedType paramsType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
//获取泛型构成的数组
Type[] arguments = paramsType.getActualTypeArguments();
System.out.println(((Class)arguments[0]).getName());
}
}

反射的应用3:调用运行时类中的指定的结构(重点)

  • 调用运行时类中的指定的属性
//    调用运行时类中的指定的属性
@Test
public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
//情况一:调用非静态的属性
//前提:① 获取当前的运行时类 ② 创建运行时类的对象
//在上述前提下,我们可以调用运行时类中的非静态的属性
// public int age;
Class clazz = Person.class;
Person p1 = (Person) clazz.newInstance();
//获取当前运行时类中的属性
Field ageField = clazz.getField("age");
ageField.set(p1,10);
int age = (int) ageField.get(p1);
System.out.println(age);

// private String name;

//通用的步骤:
//1. getDeclaredField(String fieldName):获取指定名的属性
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
//2. setAccessible(true):保证此属性是可访问的
nameField.setAccessible(true);
//3. 设置:set(Object obj,Object value)
// 获取:get(Object obj)
nameField.set(p1,"Tom");
String name = (String) nameField.get(p1);
System.out.println(name);

//情况一:调用静态的属性
//private static String info = "我是一个人";
Field infoField = clazz.getDeclaredField("info");
infoField.setAccessible(true);
// String info = (String) infoField.get(Person.class);
String info = (String) infoField.get(null);//形参可以赋值为null
System.out.println(info);
infoField.set(null,"Person...");
}
  • 调用运行时类中的指定的方法
//    调用运行时类中的指定的方法
@Test
public void test2() throws Exception {
//调用非静态的方法
//private String showNation(String nation,int year)
Class clazz = Person.class;
Person p1 = (Person) clazz.newInstance();
//通用的调用方法的步骤:
//1. 获取指定的方法
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class, int.class);
//2. setAccessible(true):保证此方法是可访问的
showNation.setAccessible(true);
//3. 调用此方法
//invoke()方法的返回值即为对应的方法showNation()的返回值
//对于运行时类中声明为void的方法,此时invoke()的返回值即为null
String nation = (String) showNation.invoke(p1,"CHINA",10);//类比:String nation = p1.showNation("CHIINA",10)
System.out.println(nation);

//调用静态的方法
//public static void showInfo()
Method showInfo = clazz.getDeclaredMethod("showInfo");
showInfo.setAccessible(true);
Object returnVal = showInfo.invoke(null);
System.out.println(returnVal);
}
  • 调用运行时类中的指定的构造器
//调用运行时类中的指定的构造器
//private Person(String name, int age)
@Test
public void test3() throws Exception {

Class clazz = Person.class;
//1. 获取指定的构造器
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//2.setAccessible(true):保证此构造器是可访问的
constructor.setAccessible(true);
//3.创建运行时类的对象
Person p = (Person) constructor.newInstance("万玉坤",24);
System.out.println(p);

}

体会反射的动态性

public class ReflectionTest {

//体会反射的动态性:动态的创建给定字符串对应的类的对象
public <T> T getInstance(String className) throws Exception {

Class clazz = Class.forName(className);

Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
return (T) constructor.newInstance();

}

@Test
public void test1() throws Exception {
String className = "com.atguigu.java1.Person";
Person p1 = getInstance(className);
System.out.println(p1);
}
//体会反射的动态性:动态的创建指定字符串对应类的对象,并调用指定的方法
public Object invoke(String className,String methodName) throws Exception {
Class clazz = Class.forName(className);
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
//动态的创建指定字符串对应类的对象
Object obj = constructor.newInstance();

Method method = clazz.getDeclaredMethod(methodName);
method.setAccessible(true);
return method.invoke(obj);
}

@Test
public void test2() throws Exception {
String info = (String) invoke("com.atguigu.java1.Person", "show");
System.out.println("返回值为:" + info);

}
}

反射的应用4:动态代理 (了解)

代理模式的理解

代理设计模式的原理: 

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。

8.2 静态代理

  • 举例1:
package com.atguigu.java;

public class StaticProxyTest {

public static void main(String[] args) {
Star s = new Proxy(new RealStar());
s.confer();
s.signContract();
s.bookTicket();
s.sing();
s.collectMoney();
}
}

interface Star {
void confer();// 面谈

void signContract();// 签合同

void bookTicket();// 订票

void sing();// 唱歌

void collectMoney();// 收钱
}

class RealStar implements Star {//明星:被代理类

public void confer() {
}

public void signContract() {
}

public void bookTicket() {
}

public void sing() {
System.out.println("明星:歌唱~~~");
}

public void collectMoney() {
}
}

class Proxy implements Star {//经纪人:代理类
private Star real;

public Proxy(Star real) {
this.real = real;
}

public void confer() {
System.out.println("经纪人面谈");
}

public void signContract() {
System.out.println("经纪人签合同");
}

public void bookTicket() {
System.out.println("经纪人订票");
}

public void sing() {
real.sing();
}

public void collectMoney() {
System.out.println("经纪人收钱");
}
}
  • 举例2:实现Runnable接口的方式
public interface Runnable {

public abstract void run();
}

代理类:

public class Thread implements Runnable {
private Runnable target;
public Thread(Runnable target){
this.target = target;
}
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
}

被代理类:

class PrintNumber implements Runnable{
public void run() {}

}

测试:

Runnable r = new PrintNumber();
Thread t = new Thread(r);
t.start();// ----> t.run()
public void collectMoney() {
}

}

class Proxy implements Star {//经纪人:代理类
private Star real;

public Proxy(Star real) {
this.real = real;
}

public void confer() {
System.out.println("经纪人面谈");
}

public void signContract() {
System.out.println("经纪人签合同");
}

public void bookTicket() {
System.out.println("经纪人订票");
}

public void sing() {
real.sing();
}

public void collectMoney() {
System.out.println("经纪人收钱");
}

}

- 举例2:实现Runnable接口的方式

```java
public interface Runnable {

public abstract void run();
}

代理类:

public class Thread implements Runnable {
private Runnable target;
public Thread(Runnable target){
this.target = target;
}
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
}

被代理类:

class PrintNumber implements Runnable{
public void run() {}

}

测试:

Runnable r = new PrintNumber();
Thread t = new Thread(r);
t.start();// ----> t.run()