Java中的反射

本文主要是介绍Java中的反射，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

反射是什么

Java的反射（reflection）机制是指在程序的运行状态中，可以构造任意一个类的对象，可以了解任意一个对象所属的类，可以了解任意一个类的成员变量和方法，可以调用任意一个对象的属性和方法。这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为Java语言的反射机制。反射被视为动态语言的关键。
学习反射之前，对于一个类的操作：

    @Test
    public void test1(){
        //1.创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom", 12);
        //2.通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1.toString());
        p1.show();
        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
        //比如：name、showNation()以及私有的构造器
    }

学习反射之后，通过反射来调用该类的属性以及方法(包括该类的私有结构)

    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //1.通过反射，创建Person类的对象
        Constructor<Person> cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Person tom = cons.newInstance("Tom", 12);
        System.out.println(tom.toString());
        //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(tom,10);
        System.out.println(tom.toString());
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(tom);
        System.out.println("=================================");
        //通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
        //调用私有的构造器
        Constructor<Person> cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person jerry = cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(jerry.toString());
        //调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(jerry,"Jack");
        System.out.println(jerry);
        //调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation = (String) showNation.invoke(jerry, "中国");//相当于jerry.showNation("中国")
        System.out.println(nation);
    }

关于java.lang.Class类的理解

1. 类的加载过程：
   程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
   接着使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。
   加载到内存中的类，称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。
2. 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
3. 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

获取Class实例的方式（前三种方式需要掌握）

    @Test
    public void test3() throws ClassNotFoundException {
        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class<Person> clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class<? extends Person> clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);
        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        Class<?> clazz3 = Class.forName("reflection.Person");
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz1 == clazz3);
        //方式四：使用类的加载器：ClassLoader （了解）
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class<?> clazz4 = classLoader.loadClass("reflection.Person");
        System.out.println(clazz4);
        System.out.println(clazz1 == clazz4);
    }

不仅仅是类才有Class实例，也可以是其他结构：

    @Test
    public void test4(){
        Class c1 = Object.class;        //类
        Class c2 = Comparable.class;    //接口
        Class c3 = String[].class;      //数组
        Class c4 = int[][].class;       //二维数组
        Class c5 = ElementType.class;   //枚举类
        Class c6 = Override.class;      //注解
        Class c7 = int.class;           //基本数据类型
        Class c8 = void.class;          //void
        Class c9 = Class.class;         //Class类本身

        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        Class c10 = a.getClass();
        Class c11 = b.getClass();
        //只要数组的元素类型与维度一样，就是同一个Class
        System.out.println(c10 == c11);
    }

通过反射创建对应的运行时类的对象

newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参构造器。
要想此方法正常的创建运行时类的对象，有如下的要求：

1. 运行时类必须提供空参的构造器
2. 空参构造器的访问权限得够，通常设置为public。

开发时会在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因如下：

1. 便于通过反射，创建运行时类的对象。
2. 便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器

    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        Person p = clazz.newInstance();
        System.out.println(p);
    }

通过newInstance()方法和forName()方法来体会反射的动态性

    @Test
    public void test2(){
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int num = new Random().nextInt(3);
            String classPath = "";
            switch (num){
                case 0:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "reflection.Person";
                    break;
            }
            try {
                Object obj = getInstance(classPath);
                //无法确定输出的obj实例到底是哪个类，可能是Object，也可能是Date或者Person
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public Object getInstance(String classPath) throws Exception{
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }

了解类的加载器

Java类加载器（Java Classloader）是Java运行时环境（JRE）的一部分，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中。类通常是按需加载，即第一次使用该类时才加载。由于有了类加载器，Java运行时系统不需要知道文件与文件系统。每个Java类必须由某个类加载器装入到内存。
JVM中有3个默认的类加载器：

1. Bootstrap ClassLoader(引导类加载器)：由原生代码编写，不继承自java.lang.ClassLoader。负责加载核心Java库。
2. Extension ClassLoader(拓展类加载器)：Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录，该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
3. Application ClassLoader(系统类加载器)：一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。

    @Test
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取到引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);//输出为null，无法获取到引导类加载器

        //String作为为java核心类之一，也是通过引导类加载器加载
        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3);//同样为null，无法获取引导类加载器
    }

使用类的加载器读取配置文件：

    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Properties pros = new Properties();
        //使用类的加载器读取配置文件
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = loader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pros.load(is);

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

动态代理——反射的应用之一

代理模式是常用的java设计模式，他的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。简单的说就是，我们在访问实际对象时，是通过代理对象来访问的，代理模式就是在访问实际对象时引入一定程度的间接性。
动态代理是代理模式中的一种。动态代理中，代理类并不是在Java代码中定义的，而是在运行时根据我们在Java代码中的“指示”动态生成的。相比于静态代理， 动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理，而不用修改每个代理类中的方法。 动态生成代理类就需要通过反射来实现。
要想实现动态代理，需要解决以下两个问题
问题一：如何根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象。
问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。
测试代码：

//代理类与被代理类公共的接口
interface Human{
    String getBelief();
    void eat(String food);
}
//被代理类
class SuperMan implements Human{
    @Override
    public String getBelief() {
        return "I believe I can fly!";
    }

    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("我喜欢吃" + food);
    }
}
//定义一个动态生成代理类的工厂
class ProxyFactory{
    //调用此方法，返回一个代理类的对象。解决问题一
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
        handler.bind(obj);
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }
}
//定义一个Handler 
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值

    public void bind(Object obj){
        this.obj = obj;
    }

    //当我们通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
    //将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
        //obj：被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj, args);
        //上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。
        return returnValue;
    }
}

//测试
public class ProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        SuperMan superMan = new SuperMan();
        //proxyInstance:代理类的对象
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当通过代理类对象调用方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("四川麻辣烫");
    }
}

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