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java反射-学习笔记

反射

静态VS动态语言

动态语言

  • 运行时结构可以发生改变的语言，称为动态语言。
  • 主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。

静态语言

  • 运行时结构不可改变的语言，称为静态语言。
  • 静态语言列如：Java、C、C++。
  • Java不是动态语言，但是Java称为“准动态语言”，因为Java有一定的动态性，我们可以使用反射获得类似动态语言的特性。

什么是反射（Java Reflection）

  • 反射（Java Reflection）是java被视为准动态语言的关键，可以在程序的执行期间，借助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。

反射的功能

  • 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/调用）任意一个类所具有的成员变量和方法。
  • 在运行时获取泛型的信息。
  • 在运行时处理注解。
  • 生成动态代理。

反射的优缺点

优点

  • 可以实现动态的创建对象和编译，体现出很大的灵活性。

缺点

  • 对性能有影响，这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

反射相关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

使用反射获取类的Class对象 

/**
 * @Author: Boran
 * @Description:反射
 * @Date: Created in 10:12 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class Te {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        /**
         * 使用反射获取类的Class对象
         */
        Class c1 = Class.forName("com.boran.reflection.User");
        System.out.println(c1);
        /**
         * 一个类在内存中只有一个Class对象
         * 一个类被加载后，类的整个结构会被封装在Class对象中 
         */
        Class c2 = Class.forName("com.boran.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.boran.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.boran.reflection.User");

    }

}
//实体类
class User{
    private String id;
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    public String getId() {
        return id;
    }

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

    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;
    }

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

Class类

  • Class本身也是一个类
  • Class对象只能有系统建立对象
  • 一个加载的类在JVM中只有一个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实例所生成的
  • 通过Class可以完整的得到一个类中所有被加载的结构
  • Class类时反射（Reflection）的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获取相应的Class对象

Class类的常用方法

java反射-学习笔记

获得Class类的几种方式

/**
 * @Author: Boran
 * @Description:
 * @Date: Created in 10:45 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("结果：");
        Person person=new Student();
        System.out.println("这个人是"+person.name);

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

        //方式2 通过forName获得
        Class c2 = Class.forName("com.boran.refiection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

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

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

        //获得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);

        /**
         * 结果：
         * 这个人是学生
         * 681842940
         * 681842940
         * 681842940
         * int
         * class com.boran.reflection.Person
         */
    }
}
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";
    }

}

那些类型可以有Class对象

  • 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。
  • interface:接口
  • []:数组
  • enum:枚举
  • annotation:注解@interface
  • primitive type:基本数据类型
  • void 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:所有类型的Class
 * @Date: Created in 14:32 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T2 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;//类
        Class c2 = Comparable.class;//接口
        Class c3 = String[].class;//一维数组
        Class c4 = int[][].class;//二维数组
        Class c5 = Override.class;//注解
        Class c6 = ElementType.class;//枚举
        Class c7 = Integer.class;//基本数据
        Class c8 = void.class;//void
        Class c9 = Class.class;//Class

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);
        //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());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
        /**
         * 输出结果：
         * class java.lang.Object
         * interface java.lang.Comparable
         * class [Ljava.lang.String;
         * class [[I
         * interface java.lang.Override
         * class java.lang.annotation.ElementType
         * class java.lang.Integer
         * void
         * class java.lang.Class
         * 681842940
         * 681842940
         */

    }
}

Java内存分析

java反射-学习笔记

类加载与ClassLoader的理解

  • 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。
  • 链接：将Java的二进制代码合并到JVM运行状态之中的过程。
    • 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
    • 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。
    • 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。
  • 初始化：
    • 执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量赋值动作和静态代码块中的语句的合并产生的。（类构造器时构造类的信息的，不是构造该类对象的构造器）。
    • 当初始化一个类的时候，如果发现父类还是没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
    • 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确枷锁和同步。 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:类加载
 * @Date: Created in 15:12 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T3 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /**
         * 加载到内存，会产生一个类对应的Class对象
         * 链接，链接结束后m=0
         * 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 {
        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类的无参构造初始化");
    }
}

什么时候会发生类初始化

  • 类的主动引用（一定会发生类的初始化）
    • 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
    • new 一个类的新对象
    • 调用该类的静态成员（除了final常量）和静态方法
    • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
    • 当初始化一个类，如果其父类没有初始化，则先会初始化它的父类
  • 类的被动引用（不会发生类的初始化）
    • 当访问一个静态域时，只有真正的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
    • 通过数组定义的类引用，不会发生此类的初始化
    • 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） 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:
 * @Date: Created in 15:37 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T4 {
    static {
        System.out.println("main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //主动引用
        //Son son = new Son();
        //反射也会产生主动引用
        //Class son1 = Class.forName("com.boran.reflection.Son");
        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);
        //Son[] sons = new Son[5];
        System.out.println(Son.A);
    }
}
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");
        a = 300;
    }
    static int a = 100;
    static final int A =1;
}

类加载器的作用

  • 类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据换成方法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，作为方法区中数据访问入口。
  • 类缓存：标准的javaSE类加载器可以按照要求查找类，但是一旦某个类被加载到类加载器中，他将维持加载（缓存一段时间），不过JVM垃圾回收可以回收这些Class对象。
    java反射-学习笔记
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:类加载
 * @Date: Created in 16:04 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T5 {

    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);
        //获取系统加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        //获取扩展类加载器的父类-->跟加载器
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //测试当前类是由那个类加载加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.boran.refiection.T5").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //测试jdk内类是由那个类加载加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

        //如何获得类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

获取运行类的完整结构

  • 用反射获取 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:
 * @Date: Created in 16:31 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T6 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c1 = Class.forName("com.boran.refiection.User");

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());//包名+类名
        //获的类的简单名字
        System.out.println(c1.getSimpleName());//类名

        System.out.println("=================================");
        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        Field[] fields1 = c1.getDeclaredFields();//找到全部的属性
        for (Field field : fields1) {
            System.out.println(field);
        }
        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        //获取类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//获取本类及其父类所有的public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的"+method);
        }
        Method[] methods1 = c1.getDeclaredMethods();//获得本类的所有方法
        for (Method method : methods1) {
            System.out.println("getDeclaredMethods"+method);

        }
        //获得指定方法
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        System.out.println("========================");
        //获得构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        Constructor[] constructors1 = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors1) {
            System.out.println(constructor);
        }
        //获得指定构造器
         Constructor constructor = c1.getConstructor(String.class, String.class, int.class);
        System.out.println("指定"+constructor);
    }

}

动态创建对象

  • 创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
    • 要点一：类必须有一个无参的构造器
    • 要点二：类的构造器的访问权限需要足够
    • 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

调用指定方法

Object invoke(Object obj, Object … args)

  • Object对应原方法的返回值,若原方法无返回值,此时返回null
  • 若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null
  • 若原方法形参列表为空，则Object[] args为null

  • 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。

setAccessible

  • Method和Field、 Constructor对象都有setAccessible()方法。
  • setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。
  • 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。
    • 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.
    • 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
  • 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:动态的创建对象，通过反射
 * @Date: Created in 18:32 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T7 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //后的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.boran.refiection.User");
        //构造一个对象,本质上是调用无参构造器
        User  user =(User) c1.newInstance();
        System.out.println(user);
        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, String.class, int.class);
        User user2 =(User)constructor.newInstance("1", "高乐", 22);
        System.out.println(user2);
        //通过反射调用普通方法
        User user3 = (User)c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //invoke激活的意思
        setName.invoke(user3, "高乐");
        System.out.println(user3);
        //通过反射操作属性
        User user4 =(User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        //不能直接操作私有属性
        // 要想操作私有属性要取消安全检测，使用setAccessible(true)方法
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4, "高乐乐");
        System.out.println(user4);
    }
}

反射操作泛型

  • 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, - -旦编译完成,所有和泛型有关的类型全部擦除

  • 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.

  • ParameterizedType : 表示一-种参数化类型,比如Collection
  • GenericArrayType :表示- -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-种通配符类型表达式 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:通过反射获取泛型
 * @Date: Created in 20:00 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T8 {

    public void test1(Map<String,User>map, List<User>list){
        System.out.println("test1");
    }

    public Map<String,User> test2(){
        System.out.println("test2");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Method method = T8.class.getMethod("test1", Map.class, List.class);

        Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type type : types) {
            System.out.println(type);
            if(type instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println("参数"+actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        //获取返回值类型
        method = T8.class.getMethod("test2",null);
        Type type = method.getGenericReturnType();

        if(type instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println("返回值"+actualTypeArgument);
            }
        }
    }

}

反射操作注解

  • getAnnotations
  • getAnnotatiohn 
/**
 * @Author: Boran
 * @Description:反射操作注解
 * @Date: Created in 20:38 2020/7/11
 * @Modified By:
 */
public class T9 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class c1 = Class.forName("com.boran.refiection.Student2");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获取注解的值
        TableLe annotation =(TableLe) c1.getAnnotation(TableLe.class);
        String value = annotation.value();
        System.out.println(value);
        //获得指定类的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        FieldLe annotation1 = f.getAnnotation(FieldLe.class);
        System.out.println(annotation1.columName());
        System.out.println(annotation1.length());
        System.out.println(annotation1.type());
    }

}
@TableLe("db_student")
class Student2{
    @FieldLe(columName = "db_id",type = "int",length = 3)
    private int id;
    @FieldLe(columName = "db_name",type = "String",length = 10)
    private String name;
    @FieldLe(columName = "db_age",type = "varchar",length = 10)
    private  int age;

    public Student2() {
    }

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

    public int getId() {
        return id;
    }

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

    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;
    }

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

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

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

}
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