【Java进阶篇】第八章反射与注解

短命女 2023-10-08 17:19 8阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、反射机制概述
 *   *  1、作用
     *  2、相关类
 *  二、反射
 *   *  1、获取Class的三种方式
     *  2、通过反射机制实例化对象
     *  3、forName方法的另一个应用
     *  4、获取类路径下文件的绝对路径
     *  5、资源绑定器ResourceBundle
     *  6、类加载器
 *  三、反射与反编译
 *   *  1、获取Field
     *  2、反编译Field
     *  3、通过反射机制访问对象的属性
     *  4、可变长参数☀☀☀
     *  5、反射与反编译Method
     *  6、用反射机制调用对象的方法
     *  7、反射与反编译Constructor
     *  8、用反射机制调用构造方法
     *  9、获取某类的父类以及实现了哪些接口
 *  四、注解
 *   *  1、概述
     *  2、JDK的内置注解
     *  3、注解中定义属性
     *  4、反射注解

## 一、反射机制概述 ##

### 1、作用 ###

**通过Java中的反射机制，可以操作字节码文件，即读和修改字节码文件.class**

### 2、相关类 ###

java.lang.reflect.*

细分为：

*  java.lang.Class 代表字节码文件
 *  java.lang.reflect.Method 代表字节码文件中的方法字节码
 *  java.lang.reflect.Constructor 代表字节码文件中的构造方法字节码
 *  java.lang.reflect.Field 代表字节码文件中的属性字节码

![举例][2dbc4316ef174747904dca66bb6637ce.png]

## 二、反射 ##

### 1、获取Class的三种方式 ###

> **☀获取Class的第一种方式：**

java.lang.Class类中的静态方法forName()，方法的参数是一个字符串，字符串需要的是一个完整的类名，即必须包含包名，如java.lang.String

try{
        
        Class c1 = Class.forName("java.lang.String");
        Class c = Class.forName("java.util.Date")
    }catch(ClassNotFoundException e){
        
        e.printStackTrace();
    }

c1代表String.class文件=，另外ClassNotFoundException异常的父类是ReflectOperationException，再父就是Exception

> **☀获取Class的第二种方式：**

Java中任何一个对象都有一个方法getClass()（即Object中的方法）

String s = "abc";
    Class c2 = s.getClass();
    //和第一中方式做对比
    //true，即对象内存地址一样
    System.out.println(c1 == c2);

![内存图][53872c30682a492eba2ebff87f195902.png]  
*字节码装载到JVM的时候，只装载一份*

> **☀获取Class的第三种方式：**

Java中任何一种类型，包括基本数据类型，都有.class属性

Class c3 = String.class;
    Class d = Date.class;
    Class i = int.class;
    //true
    System.out.println(c2 == c3);

### 2、通过反射机制实例化对象 ###

Class c = Class.forName("java.util.Date");
    Object obj = c.newInstance();

newInstance()方法已过时，**会调用对应类的无参构造**，完成对象的创建。若这时手写了有参而未加无参构造，则这时异常：java.lang.InstantiationException

以上单独看有些鸡肋，搭配properties配置文件则很灵活：

> ☀**反射机制的灵活性**

import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.FileReader;
    import java.io.IOException;
    import java.util.Date;
    import java.util.Properties;
    
    public class ReflectTest {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                FileReader reader = new FileReader("thread/classInfo.properties");
                Properties pro = new Properties();
                pro.load(reader);
                String className = pro.getProperty("className");
                Class c = Class.forName(className);
                Object o = c.newInstance();
            } catch (FileNotFoundException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }catch (IOException e){
        
                e.printStackTrace();
            }catch (ClassNotFoundException e){
        
                e.printStackTrace();
            } catch (InstantiationException e) {
        
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (IllegalAccessException e) {
        
                throw new RuntimeException(e);
            }
    
        }
    }

**注意：IDEA中的当前目录是项目的根目录**

以上代码的核心部分是：  
![code][]  
如此，创建、批量创建Java对象的时候，就不用改代码，只需修改配置文件就能实例化不同的对象。符合OCP原则，即对扩展开放，对修改关闭。

### 3、forName方法的另一个应用 ###

若只希望**某个类的静态代码块执行**，不希望其他程序执行，则可用forName(“完整类名”)，`这个方法的执行会导致类加载`，而类加载的时候，静态代码块执行。

public class MyClass{
        
    
    ...
    static{
        
    	System.out.println("静态代码块执行");
    }
    
    }
    
    ------
    Class.forName("com.java.reflectMyclass");

### 4、获取类路径下文件的绝对路径 ###

以上下代码使用相对路径（IDEA当前路径为project根路径），可移植性差。

FileReader reader = new FileReader("thread/classInfo.properties");

由此：

类路径：凡是在src下的都是类路径下，src是类的根路径

String path = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("classInfo.properties").getPath();

*  getContextClassLoader()是线程对象的方法，获取当前线程的类加载器对象
 *  getResource()方法是类加载器对象的方法，当前线程的类加载器默认从类的根路径下加载资源，故该方法传参为src下的文件名字符串

由此，拿到了一个文件的绝对路径，最重要的是这是一个随移植环境而变得绝对路径

还可以直接以流得形式返回：

InputStream  reader2  = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResourceAsStream("classInfo.properties");

### 5、资源绑定器ResourceBundle ###

**资源绑定器用于获取属性配置文件中的内容，此时属性配置文件xx.properties必须放在类路径下。**

ResourceBundle bundle = ResourceBundle.getBundle("classInfo");
    
    String className = bundle.getString("className");

注意点：

*  资源绑定器只能绑定xx.properties文件，注意文件扩展名
 *  这个文件必须在类路径下
 *  getBundle方法传参不写文件后缀名properties

### 6、类加载器 ###

ClassLoader，专门负责加载类的一个命令/工具，JDK中自带了三个类加载器：

*  启动类加载器：专门加载…jdk\\jre\\lib\\rt.jar
 *  扩展类加载器：专门加载…jdk\\lib\\ext\*.jar
 *  应用类加载器：专门加载classpath中的jar包（class文件）

代码执行前，会将需要的类全部加载到JVM中，先通过启动类加载器，有没加载到，通过扩展类加载器，还没直到，到应用类加载器。

Java中，为了保证类加载的安全，使用了双亲委派机制，优先从启动类加载器中加载（父），父无法加载，再从扩展加载器中加载（母）。否则，若应用类加载器中也植入了一个String类，则出现了安全问题。

## 三、反射与反编译 ##

### 1、获取Field ###

import java.lang.reflect.*;
    
    public class ReflectTest2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                Class studentClass = Class.forName("Student");
                Field[] fields  = studentClass.getFields(); //获取类中的Field
                System.out.println(fields.length);
                System.out.println(fields[0]); //1
                String fieldName = fields[0].getName(); //只有一个public修饰的no
    
                Field[] fields1 = studentClass.getDeclaredFields(); //获取所有Field
                for(Field field:fields1){
        
                    System.out.println("属性名：" + field.getName());
                    Class fieldType = field.getType(); //获取属性的类型
                    String typeStr = fieldType.getName();
                    //获取属性的修饰符，返回int，每个数字为修饰符的代号。修饰符可能有多个，如private finally
                    int i = field.getModifiers();
                    //类Modifier中有静态方法static String toString(int mod)可返回修饰符字符串
                    String modifiersStr = Modifier.toString(i);
                    System.out.println("修饰符为：" + modifiersStr);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    class Student{
        
        /**
         * 定义4个Field，用不同的访问控制权限修饰符
         */
        public int no;
        private String name;
        protected int age;
        boolean sex;
    }

运行结果：  
![run][]  
另外，类Class中也有getName方法：

Class studentClass = Class.forName("Student");
    //come.java.Student
    String className = studentClass.getName();
    
    //Student
    String simpleName = studentClass.getSimpleName();

### 2、反编译Field ###

import java.lang.reflect.*;
    import java.lang.reflect.Modifier;
    
    public class ReflectTest3 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                //创建StringBuilder用来拼接字符串
                StringBuilder s = new StringBuilder();
                Class studentClass = Class.forName("Student");
                //下面就是从上往下边一点点拼接Student类的源码
                s.append(Modifier.toString(studentClass.getModifiers()) + "class" + " " + studentClass.getSimpleName() + "{ \n");
                
                Field[] fields = studentClass.getDeclaredFields();
                
                //拿到每一个Field的修饰符、类型、变量名，再拼起来
                for(Field field:fields){
        
                    s.append("\t");
                    String modifierStr = Modifier.toString(field.getModifiers());
                    String typeStr = field.getType().getName();
                    String fieldStr = field.getName();
                    s.append(modifierStr + " " + typeStr + " " + fieldStr + ";");
                    s.append("\n");
                }
                
                s.append("}");
                
                System.out.println(s);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //最好直接append，创建这么多字符串浪费空间

运行结果：  
![run][run 1]  
靠，有bug，获取类型用getSimpleName():

String typeStr = field.getType().getSimpleName();

正常了：  
![run][run 2]

### 3、通过反射机制访问对象的属性 ###

Class studentClass = Class.forName("Student");
    Object obj = studentClass.newInstance();
    
    //getDeclaredFields()拿到的是一个Field集合，getDeclaredField（属性名）拿到的是Field
    Field noField = studentClass.getDeclaredField("no"); 
    noField.set(obj,9527);
    System.out.println("noField的值："+ noField.get(obj));
    
    //访问私有属性会报错
    Field nameField = studentClass.getDeclaredField("name");
    nameField.set(obj,"llg");
    System.out.println("私有属性name值："+ nameField.get(obj));

运行报错：**java.lang.IllegalAccessException**  
![run][run 3]  
这时可以通过`setAccessible(true)方法打破封装，但这样也同时带来了安全问题`

Field nameField = studentClass.getDeclaredField("name");
    
    nameField.setAccessible(true);
    
    nameField.set(obj,"llg");
    System.out.println("私有属性name值："+ nameField.get(obj));

### 4、可变长参数☀☀☀ ###

> **语法：**  
> 类型…（三个点）

举例：

public static void m(int...args){
        
       System.out.println("doSome!");
    }
    
    ------------
    调用时：
    m();
    m(10);
    m(10,20,30);

**注意：可变长度的参数必须在列表的最后一个**

![错误][64a134336273432684748130198fe246.png]  
args有length属性，说明它可以当作一个数组来看待

public static void m(int...args){
        
    	  for(int i:args){
        
    	      System.out.println(i);
    	  }
    }
    
    ----
    调用时也可以传一个数组进去：
    int[] num = {
        1,2,3,4};
    m(num);

> **可变长参数的语法总结：**

*  可变长参数要求参数的个数是0~N个
 *  可变长参数在参数列表只能出现在最后一个位置，也即只能有一个可变长度参数
 *  可变长度参数可以当作一个数组看待

### 5、反射与反编译Method ###

/**
     * 用户业务类
     */
    public class UserService {
        
        public boolean login(String name,String password){
        
            if("admin".equals(name) && "123qweASD".equals(password)){
        
                return true;
            }else{
        
                return false;
            }
        }
        public void logout(){
        
            System.out.println("用户退出登录！");
        }
    }

反射Method：

Class userServiceClass = Class.forName("UserService");
     
     Method[] methods = userServiceClass.getDeclaredMethods();
     
     for(Method method:methods){
        
     
         System.out.println(Modifier.toString(method.getModifiers())); //修饰符
         
         System.out.println(method.getReturnType().getSimpleName());  //返回值类型
    
         System.out.println(method.getName()); //方法名
         
         Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes(); //所有参数的类型
         
         for(Class parameterType:parameterTypes){
        
             System.out.println(parameterType.getSimpleName());
         }
     }

运行结果：  
![run][run 4]

反编译Method如下：

/**
     * 反编译
     */
    class Decompile{
        
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        
            StringBuilder s = new StringBuilder();
            Class userServiceClass = Class.forName("UserService");
            s.append(Modifier.toString(userServiceClass.getModifiers()) + " " + "class" + " "+ userServiceClass.getSimpleName() + "{");
            s.append("\n");
            Method[] methods = userServiceClass.getMethods();
            for(Method method:methods){
        
                //频繁创建字符串会占用很多空间，我直接append了
                s.append("\t");
                s.append(Modifier.toString(method.getModifiers()));
                s.append(" ");
                s.append(method.getReturnType().getSimpleName());
                s.append(" ");
                s.append(method.getName());
                s.append("(");
                Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
                for(Class parameterType:parameterTypes){
        
                    s.append(parameterType.getSimpleName());
                    s.append(",");
                }
                //修复bug:对于有形参的，删掉上面加的最后多余的逗号
                if(parameterTypes.length != 0){
        
                    s.deleteCharAt(s.length()-1); 
                }
    
                s.append("){}\n");
            }
            s.append("}");
            System.out.println(s);
        }
    
    }

运行效果：  
![run][run 5]  
这玩意很难一次完美反编译出来，运行一下哪里有bug再调代码就好。

### 6、用反射机制调用对象的方法 ###

Class userServiceClass = Class.forName("UserService");
    Object obj = userServiceClass.newInstance();
    //注意传参，即区分一个方法是靠方法名+参数
    Method loginMethod = userServiceClass.getDeclaredMethod("login",String.class,String.class);
     /**
      * invoke方法
      * loginMethod是要调用的方法的Method对象
      * obj是调用方法的对象
      * 后面是传入的实参列表
      */
    Object retValue = loginMethod.invoke(obj,"admin","123qweASD");
    
    System.out.println(retValue); //true

反射机制+配置文件 = 灵活性，体现的OPC原则，对扩展开放，对修改关闭

### 7、反射与反编译Constructor ###

先写个素材类：  
![Vip类][Vip]  
反射就不写了，一些方法直接在反编译中体现：

/**
     * 反编译
     */
    class DecompileVip{
        
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            StringBuilder s = new StringBuilder();
            Class vipClass = Class.forName("Vip");
            s.append(Modifier.toString(vipClass.getModifiers()) + " " + "class" + vipClass.getSimpleName() +"{");
            
            Constructor[] constructors = vipClass.getDeclaredConstructors();
            
            for(Constructor constructor:constructors){
        
                s.append("\n");
                s.append("\t");
                s.append(Modifier.toString(constructor.getModifiers()));
                s.append(" ");
                s.append(vipClass.getSimpleName()); //构造方法名即类名
                s.append("(");
                Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
                for(Class parameterType:parameterTypes){
        
                    s.append(parameterType.getSimpleName());
                    s.append(",");
                }
                //修复上面引入的bug，删除最后一个多余的，逗号
                if(parameterTypes.length != 0){
        
                    s.deleteCharAt(s.length()-1);
                }
                s.append("){" + "\n" + "\t" + "}");
                s.append("\n");
            }
            s.append("}");
            System.out.println(s);
        }
    }

运行效果：  
![run][run 6]

### 8、用反射机制调用构造方法 ###

Class VipClass = Class.forName("Vip");
    Constructor constructor = VipClass.getDeclaredConstructor(int.class,String.class,boolean.class);
    //这种调用无参构造的方式已过时
    Object obj = VipClass.newInstance();
    /**
     * 调用有参构造来new对象
     */
    Object obj2 = constructor.newInstance(110,"llg",true);
    /**
     * 调用无参构造
     */
    Constructor constructor1 = VipClass.getDeclaredConstructor();
    Object obj3 = constructor1.newInstance();

### 9、获取某类的父类以及实现了哪些接口 ###

Class stringClass = Class.forName("java.lang.String");
    
    Class superClass = stringClass.getSuperclass(); //获取父类
    System.out.println(superClass.getSimpleName());
    
    Class[] interfaces = stringClass.getInterfaces(); //获取这个类实现的接口
    for(Class api:interfaces){
        
        System.out.println("String类实现的接口有：" + api);
    }

运行结果：  
![在这里插入图片描述][40eb0650fe9849d29dd51b16218a818c.png]

## 四、注解 ##

### 1、概述 ###

*  注释，注解，Annotation
 *  注解Annotation是一种引用数据类型，编译后也生成xx.class文件
 *  定义的语法格式为：

[修饰符列表] @ interface 注释类型名{
        
    }

*  注解的使用语法是：@注解类型名
 *  注解可以出现在类上、属性上、方法上、变量上等，还可以出现在注解类型上，默认情况下，注解可以出现在任意位置

### 2、JDK的内置注解 ###

> ❀ **java.lang包下的注解**

@Override 表示一个方法声明打算重写超类中的另一个方法声明，源码：

@Target(ElementType.METHOD)
    @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
    
    public @interface Override {
        
    }

这是一个标识性注解，给编译器做参考的，和运行阶段无关，编译器看到这个注解，就会检查这个方法是否重写了父类的方法，若不是，则报错。故@Override只能注解方法

> ❀**元注解**

用来**标注注解类型**的注解，称元注解，常见的元注解有Target和Retention。

*  Target用来标注“被标注的注解”可以出现在哪些位置，如@Target(ElementType.METHOD)即被标注的注解只能出现在方法中，
 *  Retention用来标注“被标注的注解”最终保存在哪里，如：

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) 表示该注解只能保留在Java源文件中
    
    @Retention(RetentionPolicy.CLASS) 表示该注解只能保留在class文件中
    
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 表示该注解只能保留在class文件中，且可以被反射机制所读取

源码：

@Documented
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
    public @interface Retention {
        
        /**
         * Returns the retention policy.
         * @return the retention policy
         */
        RetentionPolicy value();
    }
    
    -------
    public enum RetentionPolicy {
        
        /**
         * Annotations are to be discarded by the compiler.
         */
        SOURCE,
    
        /**
         * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler
         * but need not be retained by the VM at run time.  This is the default
         * behavior.
         */
        CLASS,
    
        /**
         * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler and
         * retained by the VM at run time, so they may be read reflectively.
         *
         * @see java.lang.reflect.AnnotatedElement
         */
        RUNTIME
    }

> ❀**表示过时的注解@Deprecated**

方法或类等元素已过时的时候，可以用@Deprecated，从而传达给别人，已过时，当前有更好的解决方案。  
![过时][bea2025f018045938148617096cc9ddc.png]  
源码解析：  
![源码][fa3e2d561e6649dea6c1afb392bca6bb.png]

### 3、注解中定义属性 ###

![自定义][6a947e2867a4495da321976ce0ae9708.png]

public @interface MyAnnotation {
        
        //带括号，看着像方法，但这是MyAnnotation的一个属性
        String name();
        //这是一个有默认值的属性，使用注解时可以不用赋值
        int age() default 22;
    }

使用时：

@MyAnnotation(name="llg")
    public static void doSome(){
        
    
    }

当注解中的属性只有一个的时候，使用注解就可以不用加属性名了

public @interface MyAnnotation {
        
    	String value();
    }
    
    使用时：
    @MyAnnotation("code9527")
    ...

注解中的属性的类型可以是：byte、short、int、long、float、double、char、String、Class、枚举类型以及以上每一种类型对应的数组形式，如：int\[ \] value

public @interface OtherAnnotation {
        
        int age();
        String[] email();
        Hobby[] hobbyArray();
    }
    -------------
    public enum Hobby {
        
        RAP,SING,RUN
    }
    -------------
    @OtherAnnotation(age = 22,email = {
        "code@qq.com","9527@qq.com"},hobbyArray = {
        Hobby.SING,Hobby.RAP})  //若数组中只有一个元素，{}可省略
    public static void doSome(){
        
    
    }

### 4、反射注解 ###

Class c = Class.forName("Test7");
    //判断该类上是否有注解”OtherAnnotation“
    System.out.println(c.isAnnotationPresent(OtherAnnotation.class));
    
    if(c.isAnnotationPresent(OtherAnnotation.class)){
        
        //获取注解对象
        //getAnnotation方法返回的是Annotation类型，这里强转以匹配前面我写的变量类型
        OtherAnnotation otherAnnotation = (OtherAnnotation) c.getAnnotation(OtherAnnotation.class);
        int ageValue = otherAnnotation.age();
    }

注意注解反射的前提是标记了@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

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**整理完了，完结撒花！！！ 2022-12-10 17:08**

![在这里插入图片描述][a2a96270725a4104ac3e814f6a4d5fb0.png]

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