13-Java反射机制

0. 反射

Reflection(反射)是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

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

  • 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法

  • 生成动态代理

类的加载过程: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. 如何创建Class的实例

(1)过程:源文件经过编译(javac.exe)以后,得到一个或多个 .class 文件。.class 文件经过运行 java.exe 这步,就需要进行类的加载(通过 JVM 的类的加载器),记载到内存中的缓存。每一个放入缓存中的 .class 文件就是一个 Class 的实例。

(2)Class 的一个对象,对应着一个运行时类。相当于一个运行时类本身充当了 Class 的一个实例。

(3)java.lang.Class 是反射的源头。 接下来涉及到反射的类都在 java.lang.reflect 子包下。如:Field Method Constructor Type Package…当通过 Class 的实例调用 getMethods() --> Method , getConstructors() --> Constructor

(4)实例化 Class 的方法(三种):

// 1.调用运行时类的.class属性
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);
Class clazz2 = Creator.class;
System.out.println(clazz2);
// 2.通过运行时类的对象,调用其getClass()方法
Person p = new Person();
Class clazz3 = p.getClass();
System.out.println(clazz3);
// 3.调用Class的静态方法forName(String className)。此方法报ClassNotFoundException
String className = "com.atguigu.java.Person";
Class clazz4 = Class.forName(className);
System.out.println(clazz4);

2. Class的实例:应用一

应用一:可以创建对应的运行时类的对象(重点)

//获取运行时类的对象:方法一
@Test
public void test1() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
System.out.println(a);
}
//调用指定的构造器创建运行时类的对象
@Test
public void test2() throws Exception{
Class clazz = Animal.class;
Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
cons.setAccessible(true);
Animal a = (Animal)cons.newInstance("Tom",10);
System.out.println(a);
}

3. Class的实例:应用二

应用二:获取对应的运行时类的完整的类的结构:属性、方法、构造器、包、父类、接口、泛型、注解、异常、内部类等等。

Method[] m1 = clazz.getMethods():获取到对应的运行时类中声明的权限为public的方法(包含其父类中的声明的 public)

Method[] m2 = clazz.getDeclaredMethods():获取到对应的运行时类中声明的所有的方法(①任何权限修饰符修饰的都能获取②不含父类中的)

4. Class的实例:应用三

应用三:调用对应的运行时类中指定的结构(某个指定的属性、方法、构造器)(重点)

//调用指定属性
@Test
public void test3() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
//调用非public的属性
Field f1 = clazz.getDeclaredField("name");
f1.setAccessible(true);
f1.set(a, "Jerry");
//调用public的属性
Field f2 = clazz.getField("age");
f2.set(a, 9);
System.out.println(f2.get(a));
System.out.println(a);
//调用static的属性
Field f3 = clazz.getDeclaredField("desc");
System.out.println(f3.get(null));
}
//调用指定的方法
@Test
public void test4() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
//调用非public的方法
Method m1 = clazz.getDeclaredMethod("getAge");
m1.setAccessible(true);
int age = (Integer)m1.invoke(a);
System.out.println(age);
//调用public的方法
Method m2 = clazz.getMethod("show", String.class);
Object returnVal = m2.invoke(a,"金毛");
System.out.println(returnVal);
//调用static的方法
Method m3 = clazz.getDeclaredMethod("info");
m3.setAccessible(true);
// m3.invoke(Animal.class);
m3.invoke(null);
}

5. 动态代理:反射的应用

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。

(1)静态代理

要求被代理类和代理类同时实现相应的一套接口;通过代理类的对象调用重写接口的方法时,实际上执行的是被代理类的同样的方法的调用。

静态代理模式:

//静态代理模式
//接口
interface ClothFactory {
void productCloth();
}
// 被代理类
class NikeColthFactory implements ClothFactory {
@Override
public void productCloth() {
System.out.println("Nike工厂生产了一批衣服");
}
}
// 代理类
class ProxFactory implements ClothFactory {
ClothFactory cf;
public ProxFactory(ClothFactory cf) {
this.cf = cf;
}
@Override
public void productCloth() {
System.out.println("代理类开始执行,收代理费$1000");
cf.productCloth();
}
}
public class TestClothProduct {
public static void main(String[] args) {
NikeColthFactory nike = new NikeColthFactory();// 创建被代理类的对象
ProxFactory prxoy = new ProxFactory(nike);// 创建代理类的对象
prxoy.productCloth();
}
}

(2)动态代理

在程序运行时,根据被代理类及其实现的接口,动态的创建一个代理类。当调用代理类的实现的抽象方法时,就发起对被代理类同样方法的调用。

涉及到的技术点:

  • ①提供一个实现了 InvocationHandler 接口实现类,并重写其 invoke() 方法

  • Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),h);

    obj:被代理类对象 ;

    h:实现了 InvocationHandler 接口的实现类的对象

动态代理的使用:

//动态代理的使用,体会反射是动态语言的关键
interface Subject {
void action();
}
// 被代理类
class RealSubject implements Subject {
public void action() {
System.out.println("我是被代理类,记得要执行我哦!么么~~");
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
Object obj;// 实现了接口的被代理类的对象的声明
// ①给被代理的对象实例化②返回一个代理类的对象
public Object blind(Object obj) {
this.obj = obj;
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj
.getClass().getInterfaces(), this);
}
//当通过代理类的对象发起对被重写的方法的调用时,都会转换为对如下的invoke方法的调用
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
//method方法的返回值时returnVal
Object returnVal = method.invoke(obj, args);
return returnVal;
}
}
public class TestProxy {
public static void main(String[] args) {
//1.被代理类的对象
RealSubject real = new RealSubject();
//2.创建一个实现了InvacationHandler接口的类的对象
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
//3.调用blind()方法,动态的返回一个同样实现了real所在类实现的接口Subject的代理类的对象。
Object obj = handler.blind(real);
Subject sub = (Subject)obj;//此时sub就是代理类的对象
sub.action();//转到对InvacationHandler接口的实现类的invoke()方法的调用
//再举一例
NikeClothFactory nike = new NikeClothFactory();
ClothFactory proxyCloth = (ClothFactory)handler.blind(nike);//proxyCloth即为代理类的对象
proxyCloth.productCloth();
}
}

6. 动态代理与AOP

动态代理与 AOP:

AOP 代理的方法:

interface Human {
void info();
void fly();
}
// 被代理类
class SuperMan implements Human {
public void info() {
System.out.println("我是超人!我怕谁!");
}
public void fly() {
System.out.println("I believe I can fly!");
}
}
class HumanUtil {
public void method1() {
System.out.println("=======方法一=======");
}
public void method2() {
System.out.println("=======方法二=======");
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
Object obj;// 被代理类对象的声明
public void setObject(Object obj) {
this.obj = obj;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
HumanUtil h = new HumanUtil();
h.method1();
Object returnVal = method.invoke(obj, args);
h.method2();
return returnVal;
}
}
class MyProxy {
// 动态的创建一个代理类的对象
public static Object getProxyInstance(Object obj) {
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.setObject(obj);
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj
.getClass().getInterfaces(), handler);
}
}
public class TestAOP {
public static void main(String[] args) {
SuperMan man = new SuperMan();//创建一个被代理类的对象
Object obj = MyProxy.getProxyInstance(man);//返回一个代理类的对象
Human hu = (Human)obj;
hu.info();//通过代理类的对象调用重写的抽象方法
System.out.println();
hu.fly();
//*********
NikeClothFactory nike = new NikeClothFactory();
Object obj1 = MyProxy.getProxyInstance(nike);
ClothFactory cloth = (ClothFactory)obj1;
cloth.productCloth();
}
}

效果:

反射例子:

public class TestReflection {
//调用指定的方法
@Test
public void test4() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
//调用非public的方法
Method m1 = clazz.getDeclaredMethod("getAge");
m1.setAccessible(true);
int age = (Integer)m1.invoke(a);
System.out.println(age);
//调用public的方法
Method m2 = clazz.getMethod("show", String.class);
Object returnVal = m2.invoke(a,"金毛");
System.out.println(returnVal);
//调用static的方法
Method m3 = clazz.getDeclaredMethod("info");
m3.setAccessible(true);
// m3.invoke(Animal.class);
m3.invoke(null);
}
//调用指定属性
@Test
public void test3() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
//调用非public的属性
Field f1 = clazz.getDeclaredField("name");
f1.setAccessible(true);
f1.set(a, "Jerry");
//调用public的属性
Field f2 = clazz.getField("age");
f2.set(a, 9);`
System.out.println(f2.get(a));
System.out.println(a);
//调用static的属性
Field f3 = clazz.getDeclaredField("desc");
System.out.println(f3.get(null));
}
//调用指定的构造器创建运行时类的对象
@Test
public void test2() throws Exception{
Class clazz = Animal.class;
Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
cons.setAccessible(true);
Animal a = (Animal)cons.newInstance("Tom",10);
System.out.println(a);
}
//获取运行时类的对象:方法一
@Test
public void test1() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.review.Animal");
Object obj = clazz.newInstance();
Animal a = (Animal)obj;
System.out.println(a);
}
}

如何获取:

public class TestReflection {
//关于类的加载器:ClassLoader
@Test
public void test5() throws Exception{
ClassLoader loader1 = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(loader1);
ClassLoader loader2 = loader1.getParent();
System.out.println(loader2);
ClassLoader loader3 = loader2.getParent();
System.out.println(loader3);
Class clazz1 = Person.class;
ClassLoader loader4 = clazz1.getClassLoader();
System.out.println(loader4);
String className = "java.lang.String";
Class clazz2 = Class.forName(className);
ClassLoader loader5 = clazz2.getClassLoader();
System.out.println(loader5);
//掌握如下
//法一:
ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();
InputStream is = loader.getResourceAsStream("com\\atguigu\\java\\jdbc.properties");
//法二:
// FileInputStream is = new FileInputStream(new File("jdbc1.properties"));
Properties pros = new Properties();
pros.load(is);
String name = pros.getProperty("user");
System.out.println(name);
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println(password);
}
//如何获取Class的实例(3种)
@Test
public void test4() throws ClassNotFoundException{
//1.调用运行时类本身的.class属性
Class clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1.getName());
Class clazz2 = String.class;
System.out.println(clazz2.getName());
//2.通过运行时类的对象获取
Person p = new Person();
Class clazz3 = p.getClass();
System.out.println(clazz3.getName());
//3.通过Class的静态方法获取.通过此方式,体会一下,反射的动态性。
String className = "com.atguigu.java.Person";
Class clazz4 = Class.forName(className);
// clazz4.newInstance();
System.out.println(clazz4.getName());
//4.(了解)通过类的加载器
ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz5 = classLoader.loadClass(className);
System.out.println(clazz5.getName());
System.out.println(clazz1 == clazz3);//true
System.out.println(clazz1 == clazz4);//true
System.out.println(clazz1 == clazz5);//true
}
/*
* java.lang.Class:是反射的源头。
* 我们创建了一个类,通过编译(javac.exe),生成对应的.class文件。之后我们使用java.exe加载(JVM的类加载器完成的)
* 此.class文件,此.class文件加载到内存以后,就是一个运行时类,存在在缓存区。那么这个运行时类本身就是一个Class的实例!
* 1.每一个运行时类只加载一次!
* 2.有了Class的实例以后,我们才可以进行如下的操作:
* 1)*创建对应的运行时类的对象
* 2)获取对应的运行时类的完整结构(属性、方法、构造器、内部类、父类、所在的包、异常、注解、...)
* 3)*调用对应的运行时类的指定的结构(属性、方法、构造器)
* 4)反射的应用:动态代理
*/
@Test
public void test3(){
Person p = new Person();
Class clazz = p.getClass();//通过运行时类的对象,调用其getClass(),返回其运行时类。
System.out.println(clazz);
}
//有了反射,可以通过反射创建一个类的对象,并调用其中的结构
@Test
public void test2() throws Exception{
Class clazz = Person.class;
// Class clazz1 = String.class;
//1.创建clazz对应的运行时类Person类的对象
Person p = (Person)clazz.newInstance();
System.out.println(p);
//2.通过反射调用运行时类的指定的属性
//2.1
Field f1 = clazz.getField("name");
f1.set(p,"LiuDeHua");
System.out.println(p);
//2.2
Field f2 = clazz.getDeclaredField("age");
f2.setAccessible(true);
f2.set(p, 20);
System.out.println(p);
//3.通过反射调用运行时类的指定的方法
Method m1 = clazz.getMethod("show");
m1.invoke(p);
Method m2 = clazz.getMethod("display",String.class);
m2.invoke(p,"CHN");
}
//在有反射以前,如何创建一个类的对象,并调用其中的方法、属性
@Test
public void test1(){
Person p = new Person();
// Person p1 = new Person();
p.setAge(10);
p.setName("TangWei");
System.out.println(p);
p.show();
// p.display("HK");
}
}