java代码休眠

javase：反射机制

• Java反射机制概述

• 静态VS动态
• java反射机制
• Java反射机制提供的功能
• 反射的优缺点
• 主要API

• 类的加载与ClassLoader

• Class类
• Java内存分析
• 类的加载过程：

• 类的加载
• 类的加载与ClassLoader的理解
• 类的初始化时间

• 类的主动引用（一定会发生类的初始）
• 类的被动引用（不会发生类的初始化）

• 类加载器

• 作用
• 类缓存
• JVM规范定义的类的加载器

• 通过反射动态创建对象
• 获取运行时类的完整结构

• 小结

• 反射操作泛型
• 反射操作注解

Java反射机制概述

静态VS动态

①动态语言：是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。例如：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等
②静态语言：与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C/C++。Jva语言不是动态语言，但可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活

java反射机制

①Reflection(反射)是Java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ReflectionAPI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。例：

Class =Class.forName(“java.lang.String”)

②加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到QQPYFace.exe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，所以我们形象的称之为：反射

package ReflectionDemo;
import java.util.Objects;
//什么叫反射
public class ReflectionDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的class对象
        Class c1 = Class.forName("ReflectionDemo.User");
        System.out.println(c1);
        Class c2 = Class.forName("ReflectionDemo.User");
        System.out.println(c2);
        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在class对象中
        System.out.println(c1.hashCode());//381259350
        System.out.println(c1.hashCode());//381259350
    }
}

//实体类 pojo entity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public  User(){
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof User)) return false;
        User user = (User) o;
        return getId() == user.getId() &&
                getAge() == user.getAge() &&
                getName().equals(user.getName());
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(getName(), getId(), getAge());
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }
}

Java反射机制提供的功能

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在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
④在运行时获取泛型信息
⑤在运行时调用任意一个对象的成员变量方法
⑥在运行时处理注解
⑦生成动态代理

反射的优缺点

①优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性
②缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作

主要API

①java.lang.Class:代表一个类
②jaba.lang.reflect.Method:代表类的方法
③java.lang.reflect.Filed:代表类的成员变量
④java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
理解class类并获取class实例

类的加载与ClassLoader

Class类

①在Object类中定义了一下方法，此方法将被所有子类继承：public final Class getClass()
②以上方法的返回值的类型是一个Class类，此类是java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称
③对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留了一个不变得Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构的有关信息
④总结:A.Class本身也是一个类
B.Class对象只能由系统建立对象
C.一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
D.一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
E.每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
F.通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
G.Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象
⑤Class类的常用方法

⑥获取Class类的实例

A.若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高

B.已知某个类的实例，调用该实例的getClass方法获取Class对象

C.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

D.内置基本数据类型可以直接用类名.Type
E.还何以利用ClassLoader
⑦有Class对象的类型
A.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
B.Interface：接口
C.[]：数组
D.enum:枚举
E.annotation：注解@interface
F.primitive type：基本数据类型
G.void

类的创建方式

package ReflectionDemo;

import java.util.Objects;

//测试类的创建方式有哪些
public class ReflectionDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是："+person.name);

        //1.通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());//2129789493

        //2.forName获得
        Class c2 = Class.forName("ReflectionDemo.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());//2129789493

        //3.通过类名.class获得
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());//2129789493

        //4.基本内置类型的包装类都有一个type属性
        Class<Integer> c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);//int

        //5.获得父类的类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);//class ReflectionDemo.Person
    }
}

class Person{
    public String name;

    public Person(){

    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Person)) return false;
        Person person = (Person) o;
        return name.equals(person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name);
    }

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

class Student extends Person{
    public Student(){
        this.name = "学生";
    }
}

class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name = "老师";
    }
}

所有类型的Class

package ReflectionDemo;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的class
public class ReflectionDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;//类
        System.out.println(c1);//class java.lang.Object
        Class c2 = Comparable.class;//接口
        System.out.println(c2);//interface java.lang.Comparable
        Class c3 = int[][].class;//二维数组
        System.out.println(c3);//class [[I
        Class c4 = String[].class;//一维数组
        System.out.println(c4);//class [Ljava.lang.String;
        Class c5 = Override.class;//注解
        System.out.println(c5);//interface java.lang.Override
        Class c6 = ElementType.class;//枚举
        System.out.println(c6);//class java.lang.annotation.ElementType
        Class c7 = Integer.class;//基本数据类型
        System.out.println(c7);//class java.lang.Integer
        Class c8 = void.class;//void
        System.out.println(c8);//void
        Class c9 = Class.class;//Class
        System.out.println(c9);//class java.lang.Class

        //只要元素类型与维度一样就是同一个Class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());//381259350
        System.out.println(b.getClass().hashCode());//381259350

    }
}

Java内存分析

①堆：存放new的对象和数组，可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
②栈：存放基本变量类型（会包含这个类型的具体数值），引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
③方法区：可以被所有线程共享，包含了所有的class和static变量

类的加载过程：

类的加载

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
①类的加载（Load）：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成
②类的连接（Link）：将类的二进制数据合并到JRE中
③类的初始化（Initialize）：JVM负责对类进行初始化

类的加载过程

package ReflectionDemo;

public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);

        /*
            1.加载到内存，会产生一个类对应的Class对象
            2.链接，链接结束后m=0
            3.初始化
                <clinit>(){
                    System.out.println("A类静态代码块初始化");
                    m = 300;
                    m = 100;
                }
                m=100
         */
    }
}

class A{
    //static int m = 100;
    static{
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    public A(){
        System.out.println("A类不惨构造初始化");
    }
}

类的加载与ClassLoader的理解

①加载：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，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象
②连接：将java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
A.验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
B.准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
C.解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程
③初始化：
A.执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）
B.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化
C.虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步

类的初始化时间

package ReflectionDemo;

//测试类什么时候被初始化

public class test02 {

    static{
        System.out.println("main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.主动引用
        //Son son = new Son();
        //反射也会产生主动引用
        //Class.forName("ReflectionDemo.Son");

        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);

        //Son[] array = new Son[5];

        System.out.println(Son.M);
    }

}

class Father {

    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

类的主动引用（一定会发生类的初始）

①当虚拟机启动，先初始化main()方法所在的类
②new一个类的对象
③调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
④使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
⑤当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则会先初始化它的父类

类的被动引用（不会发生类的初始化）

①当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
②通过数组定义类的引用，不会触发此类的初始化
③引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）

类加载器

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化成方法去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，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

JVM规范定义的类的加载器

获取类的加载器

package ReflectionDemo;

//获取类的加载器

public class test03 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@78308db1

        //获取系统类加载器的父类加载器--->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@16b98e56

        //获取扩展类加载器的父类加载器--->根加载器(c/c++)
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);//null

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("ReflectionDemo.test03").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@78308db1
        //测试JDK内置类是谁加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//null

        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));//D:\javaproject\javaStudy\out\production\javaStudy
    }
}

通过反射动态创建对象

package ReflectionDemo;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//通过反射动态创建对象
public class test05 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        //获得class对象
        Class c1 = Class.forName("ReflectionDemo.User");

        //构造一个对象
        //User user = (User) c1.getDeclaredConstructor().newInstance();//本质上是调用了类的无参构造器
        //System.out.println(user);//User{name='null', id=0, age=0}

        //通过构造器创建对象
        //Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        //User user2 = (User)constructor.newInstance("xg",001,18);
        //System.out.println(user2);//User{name='xg', id=1, age=18}

        //通过反射调用普通方法
        User user3 = (User)c1.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName",String.class);
        //invoke : 激活的意思
        //（对象：“方法的值”）
        setName.invoke(user3,"xg");
        System.out.println(user3.getName());//xg

        //通过反射操作属性
        User user4 = (User)c1.getDeclaredConstructor().newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");

        //不能直接操作私有属性，需要先设置可访问性，属性或方法的setAccessible(true)
        name.setAccessible(true);//设置私有属性或方法是否可访问
        name.set(user4,"xg");
        System.out.println(user4);//User{name='xg', id=0, age=0}

    }
}

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构（Filed，Method，Constructor，Superclass，Interface，Annotation）

小结

①在实际操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发
②一定要熟悉java.lang.refl包的作用，反射机制
③了解如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等
调用运行时类的指定结构

获取类的信息

/package ReflectionDemo;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//获取类的信息
public class test04 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("ReflectionDemo.User");

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());//ReflectionDemo.User 获得包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//User 获得类名

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        fields = c1.getDeclaredFields();//找到全部属性
        for(Field field : fields){
            System.out.println(field);
            //private java.lang.String ReflectionDemo.User.name
            //private int ReflectionDemo.User.id
            //private int ReflectionDemo.User.age
        }

        //获取指定属性值
        //Field name = c1.getDeclaredField("name");  获取public属性指定值
        Field name = c1.getDeclaredField("name"); //获取全部属性指定值
        System.out.println(name);

        //获取类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//获得本类以及父类的全部public方法
        for(Method method : methods){
            System.out.println(method);
        }

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

        methods = c1.getDeclaredMethods();//获得本类所有方法
        for(Method method : methods){
            System.out.println(method);
        }

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

        //获得指定方法
        //重载时通过方法的参数判断方法
        Method getName = c1.getMethod("getName",null);
        Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
        System.out.println(getName);//public java.lang.String ReflectionDemo.User.getName()
        System.out.println(setName);//public void ReflectionDemo.User.setName(java.lang.String)


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

        //获得指定的构造器
       Constructor[] constructors =  c1.getConstructors();
       for(Constructor constructor : constructors){
           System.out.println(constructor);//public ReflectionDemo.User(java.lang.String,int,int) 获取public方法
       }

        constructors =  c1.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor constructor : constructors){
            System.out.println(constructor);//public ReflectionDemo.User(java.lang.String,int,int) 获取本类全部方法
        }

        //获得指定构造器
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println("指定:"+constructor);//public ReflectionDemo.User(java.lang.String,int,int)
    }
}

反射操作泛型

①java采用泛型擦除的机制来引入泛型，java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除
②为了通过反射操作这些类型，java新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始数据类型齐名的类型
③ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection
GenericArrayType:表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
WildcardType：代表一种通配符类型表达式

package ReflectionDemo;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class test07 {

    public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }

    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = test07.class.getMethod("test01",Map.class,List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();//获得泛型参数类型
        for(Type genericParameterType : genericParameterTypes){
            System.out.println("#"+genericParameterType);
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actuallyTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for(Type actuallyTypeArgument : actuallyTypeArguments){
                    System.out.println(actuallyTypeArgument);
                }
            }
        }

        method = test07.class.getMethod("test02",null);
        Type genericParameterType = method.getGenericReturnType();

        if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actuallyTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
            for(Type actuallyTypeArgument : actuallyTypeArguments){
                System.out.println(actuallyTypeArgument);
            }
        }
    }

}

反射操作注解

①getAnnotation
②getAnnotation

package ReflectionDemo;


import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Objects;

//练习反射操作注解
public class test08 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("ReflectionDemo.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for(Annotation annotation : annotations){
            System.out.println(annotation);//@ReflectionDemo.Tablexg(value="db_student")
        }

        //获得注解的value的值
        Tablexg tablexg = (Tablexg)c1.getAnnotation(Tablexg.class);
        String value = tablexg.value();
        System.out.println(value);//db_student

        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        Fieldxg annotation = f.getAnnotation(Fieldxg.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());


    }

}

@Tablexg("db_student")
class Student2{
    @Fieldxg(columnName = "db_id",type = "int" , length = 10)
    private int id;
    @Fieldxg(columnName = "db_age",type = "int" , length = 10)
    private int age;
    @Fieldxg(columnName = "db_name",type = "varchar" , length = 10)
    private String name;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Student2)) return false;
        Student2 student2 = (Student2) o;
        return getId() == student2.getId() &&
                getAge() == student2.getAge() &&
                getName().equals(student2.getName());
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(getId(), getAge(), getName());
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public Student2() {
    }
}



//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablexg{
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldxg{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}