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反射Reflection反射Reflection

反射Reflection

一、静态语言和动态语言

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。

主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。

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++。

Java不是动态语言，但Java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！

二、反射概述

1.Reflection（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。

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

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类的结构。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

2.Java反射机制提供的功能

A.在运行时判断任意一个对象所属的类

B.在运行时构造任意一个类的对象

C.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

D.在运行时获取泛型信息

E.在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法

F.在运行时处理注解

G.生成动态代理

H…

3.反射的优点和缺点

A.优点：

可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

B.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

三、Class类

1.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。

2.对于每个类而言，JRE 都为其保留一个不变的 Class 类型的对象。一个 Class 对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive/type/void/[])的有关信息。

#Class 本身也是一个类

#Class 对象只能由系统建立对象

#一个加载的类在 JVM 中只会有一个Class实例

#一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件

#每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成

#通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构

#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

// 反射就是在学习 Class类
public class Test2 extends Object {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

//        User user1 = new User(1,3,"kuangshen"); //具体的对象！ new
//        User user2 = new User(1,3,"kuangshen"); //具体的对象！ new
//
//        System.out.println(user1.hashCode());
//        System.out.println(user2.hashCode());

        System.out.println("//----------------------------------------");

//        Class class1 = user1.getClass();  //Class 是一个类 ，  class 是一个关键字
//        Class class2 = user2.getClass();  //Class 是一个类 ，  class 是一个关键字


        // 看着是死代码；是在运行的时候解析
        Class class1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        User user = (User) class1.newInstance();
        user.setAge(1);
        user.setId(1);
        user.setName("狂神");

        System.out.println(user);
    }
}

class User{

    //封装
    //私有属性通过正常手段无法操作
    private int id;
    private int age;
    private String name;

    public User() {
    }

    public User(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        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 String getName() {
        return name;
    }

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

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

3.Class类的常用方法

static ClassforName(String name) 返回指定类名name的Class对象

Object newInstance() 调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例

getName() 返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称。

Class getSuperClass() 返回当前Class对象的父类的Class对象

Class[] getinterfaces() 获取当前Class对象的接口

ClassLoader getClassLoader() 返回该类的类加载器

Constructor[] getConstructors() 返回一个包含某些Constructor对象的数组

Method getMothed(String name,Class… T) 返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

Field[] getDeclaredFields() 返回Field对象的一个数组

public class Test3 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student(); //多态

        System.out.println("这个人是："+person);

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

        //获取Class对象的N种方式，其一
        Class class1 = person.getClass();
        //获取Class对象的N种方式，其二
        Class class2 = Class.forName("com.kuang.reflection.Student");
        //获取Class对象的N种方式，其三  ，通过类.class 也可以获得
        Class class3 = Student.class;

        //获取Class对象的N种方式，其四  ，正对包装类，内置基本类型 ,只对包装类型有效
        Class type = Integer.TYPE;

        //获得父类的类型
        Class class4 = class1.getSuperclass();

        System.out.println(class1);
        System.out.println(class2);
        System.out.println(class3);
        System.out.println(class4);
        System.out.println(type);

    }


}


class Person{
    public String name;

    public Person() {
    }

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

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

}

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

class Teacher extends Person{
    public Teacher() {
        this.name = "老师";
    }
}
           
//获得类的信息
public class Test6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class class1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User"); //user 的 Class 对象，镜子，反射

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

        System.out.println(class1.getName()); //全类名  包名 + 类名
        System.out.println(class1.getSimpleName()); //类名

        //获得字段 ： get、set！
        System.out.println("===========================================");
        Field[] fields = class1.getFields(); //只能获得public的属性
        System.out.println(fields.length);

        Field[] fields2 = class1.getDeclaredFields(); //返回全部的属性，可以获得私有的
        System.out.println(fields2.length);

        for (Field field : fields2) {
            System.out.println("field=>\t"+field);
        }

        Field name = class1.getDeclaredField("name"); //获取指定的字段！
        System.out.println(name);

        //获得方法 : 执行 invoke
        System.out.println("===========================================");

        Method[] methods = class1.getMethods(); //返回当前类和被继承的类的public方法
        System.out.println(methods.length);

        for (Method method : methods) {
            System.out.println("methods: "+method);
        }

        Method[] declaredMethods = class1.getDeclaredMethods(); //获得当前类的所有方法
        System.out.println(declaredMethods.length);

        for (Method method : declaredMethods) {
            System.out.println("declaredMethods: "+method);
        }

        System.out.println("=====");
        //如果只获得方法的名字就会有问题： 重载！（参数类型）
        Method setName = class1.getMethod("setName",String.class);
        Method setAge = class1.getMethod("setAge",int.class);
        System.out.println(setName);
        System.out.println(setAge);

        //获得构造器 ： 创建对象  newInstance（）
        System.out.println("===========================================");
        Constructor[] constructors = class1.getConstructors();  //获得所有public的构造器
        System.out.println(constructors.length);
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        Constructor[] constructors2 = class1.getDeclaredConstructors();  //获得所有public的构造器
        System.out.println(constructors2.length);
        for (Constructor constructor : constructors2) {
            System.out.println(constructor);
        }

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

        //获得指定的构造器： 重载，只能通过参数名判断  null
        Constructor constructor = class1.getConstructor(null);
        Constructor constructor2 = class1.getConstructor(int.class,int.class,String.class);
        System.out.println(constructor);
        System.out.println(constructor2);
    }
}

4.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。

Class c1 = Person.class

B. 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象

Class c2 = person.getClass()

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

Class c3 = Class.forName(“demo01.Student”)

D. 内置基本数据类型可以直接用类名.Type

E. 还可以利用ClassLoader我们之后讲解

四、有了Class对象,能做什么?

1.创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法：

A.类必须有一个无参数的构造器

B.类的构造器的访问权限需要足够

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？

只要在操作的时候明确了调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

步骤如下：

1）通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构

造器；

2）向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数；

3）通过Constructor实例化对象。

2.调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

① 通过Class类的**getMethod(String name,Class…parameterTypes)**方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

② 之后使用**Object invoke(Object obj, Object[] args)**进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null

A.若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null。

B.若原方法形参列表为空，则Object[] args为null。

C.若原方法声明 为 private , 则需要在调用此 invoke( ) 方法前，显式调用方法对象的**setAccessible(true)**方法，将可访问private的方法。

3.setAccessible

A. Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。

B. setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。

C. 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。

D. 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true。

E. 使得原本无法访问的私有成员也可以访问。

F. 参数值为false,则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

4.代码

例一

//通过反射创建对象！执行方法，修改字段！  容器拿 bean
public class Test7 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class c1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        //创建对象，new  无参，有参！
        System.out.println("==========================================");
        User user1 = (User) c1.newInstance(); //创建对象！
        System.out.println(user1); //默认调用的是无参构造器，你们可以删掉无参试试！  new User();

        System.out.println("==========================================");
        //通过指定构造器创建对象！ new User(1, 3, "kuangshen");
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(int.class, int.class, String.class);
        User user2 = (User) declaredConstructor.newInstance(1, 3, "kuangshen");
        System.out.println(user2);

        System.out.println("==========================================");
        User user3 = (User) c1.newInstance();
         // user3.setName("秦疆"); 正常操作
        //1. 获得你要操作的方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //2. 通过invoke方法执行方法
        //一个class可能存在多个对象， 这个方法需要找到是那个对象使用的，给他赋值；
        setName.invoke(user3,"秦疆3");
        System.out.println(user3.getName());

        //获得字段
        System.out.println("==========================================");
        User user4  = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name"); //反射无法直接破坏私有的

        //显示调用setAccessible为true，则可以访问private方法！
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"秦疆4");
        System.out.println(user4.getName());

    }
}

例二

//分析性能问题
public class Test8 {

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test3();
    }

    public static void test1(){
        User user = new User();
        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000L ; i++) {
            user.getName();
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方法调用执行10亿次："+(end-start)+"ms"); //558ms
    }

    public static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class class1 = user.getClass();
        Method getName = class1.getDeclaredMethod("getName", null);

        //开启检测的！ false
        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000L ; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方法调用执行10亿次："+(end-start)+"ms"); //3883ms
    }

    public static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class class1 = user.getClass();
        Method getName = class1.getDeclaredMethod("getName", null);

        getName.setAccessible(true); //关闭检查

        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000L ; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方法调用执行10亿次："+(end-start)+"ms"); //2400ms
    }
}

五、反射操作泛型

1.Java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类型齐名的类型。

A. ParameterizedType : 表示一种参数化类型,比如Collection

B. 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

C. TypeVariable : 是各种类型变量的公共父接口

D. WildcardType : 代表一种通配符类型表达式

public class Test9 {

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

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

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        //获得指定的方法的参数泛型信息
        Method method = Test9.class.getMethod("test", Map.class, List.class);
        //获得方法的参数
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        //遍历
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println("#"+ genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){ //如果这个参数的类型是泛型
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println("泛型类型：" + actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        //获得指定的方法的返回值泛型信息
        Method test02 = Test9.class.getDeclaredMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = test02.getGenericReturnType();  //获得返回值

        //获得返回值的类型！
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println("返回值泛型类型="+ actualTypeArgument);
            }
        }

    }

}
反射Reflection setAccessible Invoke newInstance() Class类
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