Java基础之反射

待我称王封你为后i 2023-02-15 07:59 23阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一. 问题背景
 *  二. 反射
 *   *  2.1 Java代码经历的3个阶段
     *  2.2 反射到底是什么？
     *  2.3 反射的好处
     *  2.4 获取class对象的3种方式
     *  2.5 获取成员变量
     *  2.6 获取构造器
     *  2.7 获取成员方法
     *  2.8 使用成员变量对象获取值
     *  2.9 使用构造器对象创建对象
     *  2.10 使用方法对象调用方法
     *  2.11 练习：实现一个框架

# 一. 问题背景 #

在回顾动态代理的时候，涉及了反射知识，今天再来回顾一下Java的反射。

# 二. 反射 #

## 2.1 Java代码经历的3个阶段 ##

Java代码经历3个阶段：源码阶段；class类对象阶段；运行时阶段  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
解释：如上图所示，首先我们编写的Java代码（是以.java文件保存的）是不能直接被jvm识别的。Java编译器会将java代码编译成字节码（字节码技术），此时是以.class文件保存。编译完成以后，如果程序运行时需要用到Person这个类，那么jvm才会将Person加载进虚拟机的方法区（懒加载）。加载完成后，此时可以得到成员变量数组fields；构造方法数组cons；成员方法数组methods。它们分别存储Person类中所有的成员变量、构造方法、成员方法。当我们需要new Person的时候，将会使用指定的构造器对象创建对象。此时创建出来的对象才会被放入堆中。

## 2.2 反射到底是什么？ ##

**反射，其实是将类的各个组成部分封装为其他对象。有成员变量数组、构造器数组、成员方法数组。**

## 2.3 反射的好处 ##

1.  在程序运行的过程中，操作这些对象
2.  可以解耦，提高程序的可扩展性

## 2.4 获取class对象的3种方式 ##

有3种获取class对象的方式：`class.forName("全类名");`；`类名.class`；`对象.getClass();`

1.  `Class.forName("全类名");`： 将字节码文件加载进内存，返回class对象。多用于配置文件、读取文件、加载。
2.  `类名.class`: 通过类名的class属性获取。多用于参数传值。
3.  `对象.getClass()`: getClass()方法在Object类中定义着。多用于对象的获取字节码的方式

**以上3中方式，其实都是各自对应着一个java代码经历的阶段**，如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**例子：** 获取class对象的3种方式

Person.java

package com.atguigu;
    
    public class Person { 
        private String name;
        private Integer age;
    
        public Person() { 
        }
    
        public Person(String name, Integer age) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() { 
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) { 
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() { 
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) { 
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() { 
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }

Main.java

@Test
        public void test1() throws Exception{ 
            //1.通过Class.forName("全类名")获取class对象
            Class cls1 = Class.forName("com.atguigu.Person");
            System.out.println(cls1);
            //2.通过类名.class获取class对象
            Class cls2 = Person.class;
            System.out.println(cls2);
            //3.通过对象.getClass()获取class对象
            Person person = new Person();
            System.out.println(person.getClass());
    
        }

测试效果：  
![在这里插入图片描述][20200604211334847.png]  
**注意：同一个类只会被加载1次，通过3种方式创建出来的对象都是同一个class对象**

## 2.5 获取成员变量 ##

常用的4种获取成员变量的方法，它们的功能会有些许区别：

1.  `Field[] getFields();`获取所有public修饰的成员变量
2.  `Field getField(String name);`获取指定名称的public修饰的成员变量
3.  `Field[] getDeclaredFields();`获取所有的成员变量
4.  `Field getDeclaredField(String name);`获取指定的成员变量

**例子：**  
Person.java

package com.atguigu;
    
    public class Person { 
        public String name;
        private Integer age;
    
        public Person() { 
        }
    
        public Person(String name, Integer age) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() { 
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) { 
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() { 
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) { 
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() { 
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }

Main.java

@Test
        public void test2() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException { 
            Person person = new Person("zhangsan", 18);
            Class cls = person.getClass();
    
            Field[] fields = cls.getFields();//获取所有public修饰的成员变量
            System.out.println(Arrays.asList(fields));
            for (Field f : fields) { 
                System.out.println(f.get(person));
            }
    
            System.out.println("-------------");
    
            Field name = cls.getField("name");//获取指定名称的public修饰的成员变量
            System.out.println(name);
            System.out.println(name.get(person));
    
            System.out.println("-------------");
    
            Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();//获取所有的成员变量
            System.out.println(Arrays.asList(declaredFields));
            for (Field f : declaredFields) { 
                if(!f.isAccessible()){ 
                    f.setAccessible(true);
                }
                System.out.println(f.get(person));
            }
    
            System.out.println("-------------");
    
            Field age = cls.getDeclaredField("age");
            System.out.println(age);
            age.setAccessible(true);
            System.out.println(age.get(person));
    
    
        }

测试效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
**注意：当成员变量是private修饰时，使用class对象获取到的成员变量是不可访问的。若要访问我们需要设置`field.setAccessible(true);`。常常称这种方式为暴力反射。构造器与成员方法被private修饰时，也是需要设置`field.setAccessible(true);`才可以访问。**

## 2.6 获取构造器 ##

方法如下：

1.  `Constructor<?>[] getConstructors();`获取所有public修饰的构造器
2.  `Constructor<?> getConstructor(Class<?>...parameterTypes);`获取指定的public修饰的构造器
3.  `Constructor<?> getDeclaredConstructors();`获取所有的构造器
4.  `Constructor<?> getDeclaredConstructor(Class<?>...parameterTypes);`获取指定的构造器

**例子：**

@Test
        public void test3() throws NoSuchMethodException { 
    
            Class cls = Person.class;
    
            Constructor[] constructors = cls.getConstructors();//获取所有的public修饰的构造器
            System.out.println(Arrays.asList(constructors));
    
            System.out.println("-------------");
    
            Constructor constructor =  cls.getConstructor(null);//获取无参构造器
            System.out.println(constructor);
    
            System.out.println("-------------");
    
            Constructor[] declaredConstructors = cls.getDeclaredConstructors();//获取所有构造器
            System.out.println(Arrays.asList(declaredConstructors));
    
            System.out.println("-------------");
    
            //获取指定的构造器
            Constructor declaredConstructor = cls.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class);
            System.out.println(declaredConstructor);
        }

## 2.7 获取成员方法 ##

1.  `Method[] getMethods();`获取所有public修饰的成员方法
2.  `MethodgetMethod(String name);`获取指定名称的public修饰的成员方法
3.  `Method[] getDeclaredMethods();`获取所有的成员方法
4.  `MethodgetDeclaredMethod(String name);`获取指定的成员方法

**例子：**

@Test
        public void test4() throws NoSuchMethodException { 
    
            Class cls = Person.class;
    
            Method[] methods = cls.getMethods();//获取所有的public修饰的成员方法
            System.out.println(Arrays.asList(methods));
    
            System.out.println("-------------");
    
            Method method =  cls.getMethod("getAge");//获取指定的public修饰的成员方法
            System.out.println(method);
    
            System.out.println("-------------");
    
            Method[] declaredMethods = cls.getDeclaredMethods();//获取成员方法
            System.out.println(Arrays.asList(declaredMethods));
    
            System.out.println("-------------");
    
            Method declaredMethod = cls.getDeclaredMethod("getName");//获取指定的成员方法
            System.out.println(declaredMethod);
        }

测试结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 2.8 使用成员变量对象获取值 ##

@Test
        public void test6() throws Exception { 
            Class cls = Person.class;
            Field name = cls.getDeclaredField("name");
            Person p = new Person("zhangsan", 19);
            System.out.println(name.get(p));
        }

## 2.9 使用构造器对象创建对象 ##

@Test
        public void test5() throws Exception { 
            Class cls = Person.class;
            Constructor declaredConstructor =
                    cls.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class);
            Object o = declaredConstructor.newInstance("zhangsan", 19);
            System.out.println(o);
        }

## 2.10 使用方法对象调用方法 ##

@Test
        public void test7() throws Exception { 
            Class cls = Person.class;
            Method m = cls.getDeclaredMethod("getName");
            Person p = new Person("zhangsan", 10);
            System.out.println(m.invoke(p));
        }

## 2.11 练习：实现一个框架 ##

需求：写一个“框架”，不改变该类的任何代码，可以帮我们创建任意类的对象，并且执行其中任意方法。

分析如何实现：

*  使用配置文件
 *  反射

步骤：

1.  将需要创建的对象的全类名以及需要执行的方法 定义 在配置文件中
2.  在程序中加载读取配置文件
3.  使用反射将类文件加载进内存
4.  创建对象、执行方法

代码如下：  
Main.java

@Test
        public void test8() throws Exception { 
            //1.加载配置文件
            Properties pro = new Properties();
            ClassLoader classLoader = Main.class.getClassLoader();//获取类加载器
            InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");//获取并加载配置文件资源
            pro.load(is);
    
            //2.获取配置文件中定义的数据
            String className = pro.getProperty("className");
            String methodName = pro.getProperty("methodName");
    
            //3.加载该类进内存
            Class<?> cls = Class.forName(className);
            Object o = cls.newInstance();
            Method m = cls.getDeclaredMethod(methodName);
            m.invoke(o);
    
    
        }

A.java

package com.atguigu;
    
    public class A { 
         public void sayHello() { 
             System.out.println("This is sayHello method.");
         }
    }

pro.properties文件位置如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
pro.properties代码：

className=com.atguigu.A
    methodName=sayHello

测试效果：  
![在这里插入图片描述][2020060510153141.png]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200604200020965.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2,size_16,color_FFFFFF,t_70
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