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java高级之反射

一 反射(类的加载概述和加载时机)

• A:类的加载概述
  • 当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化。
  • 加载
    • 就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。任何类被使用时系统都会建立一个Class对象。
  • 连接
    • 验证 是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
    • 准备 负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值
    • 解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
  • 初始化 就是我们以前讲过的初始化步骤
• B:加载时机
  • 创建类的实例
  • 访问类的静态变量，或者为静态变量赋值
  • 调用类的静态方法
  • 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
  • 初始化某个类的子类
  • 直接使用java.exe命令来运行某个主类

二 反射(类加载器的概述和分类)

• A:类加载器的概述
  • 负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。虽然我们不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行。
• B:类加载器的分类
  • Bootstrap ClassLoader 根类加载器
  • Extension ClassLoader 扩展类加载器
  • Sysetm ClassLoader 系统类加载器
• C:类加载器的作用
  • Bootstrap ClassLoader 根类加载器
    • 也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载
    • 比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中
  • Extension ClassLoader 扩展类加载器
    • 负责JRE的扩展目录中jar包的加载。
    • 在JDK中JRE的lib目录下ext目录
  • Sysetm ClassLoader 系统类加载器
    • 负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径

三 反射(反射概述)

• A:反射概述
  • JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；
  • 对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；
  • 这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
  • 要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。
  • 而解剖使用的就是Class类中的方法，所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。
• B:三种方式
  • a:Object类的getClass()方法,判断两个对象是否是同一个字节码文件，如 new Date().getClass();
  • b:静态属性class,锁对象
  • c:Class类中静态方法forName(),读取配置文件， 如 Class.forName(“java.util.Date”);
• C:案例演示
  • 获取class文件对象的三种方式

public class ReflectTest
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        String str = "abc";

        Class cls1 = str.getClass();
        Class cls2 = String.class;
        Class cls3 = Class.forName("java.lang.String");

        //说明他们是同一份字节码
        System.out.println(cls1==cls2);//true
        System.out.println(cls1==cls3);//true

        System.out.println(cls1.isPrimitive());//false
        System.out.println(int.class.isPrimitive());//true
        System.out.println(int.class == Integer.class);//false
        System.out.println(Integer.class.isPrimitive());//false
        System.out.println(int.class == Integer.TYPE);//true

        System.out.println(int[].class.isPrimitive());//false

        System.out.println(int[].class.isArray());//true

运行结果：

数组类型的Class实例对象

Class.isArray();

• 总之.只要在源程序中出现的类型,都有各自的Class示例对象 例如 int[] void…

四 反射(Class.forName()读取配置文件举例)

• 榨汁机(Juicer)榨汁的案例
• 分别有水果(Fruit)苹果(Apple)香蕉(Banana)桔子(Orange)榨汁(squeeze)

/*
    榨汁机(Juicer)榨汁的按例
    分别有水果(Fruit) 苹果 香蕉 橘子 榨汁

    注: 本例为了突出核心代码,没有进行异常处理
*/
import java.io.*;
public class ReflectDemo
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //没有用反射  只有多态
//      Juicer j = new Juicer();//买榨汁机
//      j.run(new Apple());//往榨汁机里面扔苹果
//      j.run(new Orange());

        //利用反射和配置文件
        //创建流对象,关联配置文件
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\config.properties"));
        //,获取该类的字节码对象, 读取配置文件一行内容
        Class clazz = Class.forName(br.readLine());

        //通过字节码对象创建对象实例
        Fruit f = (Fruit)clazz.newInstance();//父类引用指向子类对象  水果的引用指向了苹果对象

        Juicer j = new Juicer();//创建一个榨汁机对象
        j.run(f);

    }
}

interface Fruit
{
    public void squeeze();
}

class Apple implements Fruit
{
    public void squeeze()
    {
        System.out.println("榨苹果汁");
    }
}

class Orange implements Fruit
{
    public void squeeze()
    {
        System.out.println("榨橘子汁");
    }
}

class Juicer
{
    public void run(Fruit f)
    {
        f.squeeze();
    }
}

运行结果:

通过反射,大大简化了代码的应用场景.在本例中,要改变程序的功能只需要修改相应的配置文件即可,而不用大费周折的修改源码.

从另一方面看, 大大增强了程序的安全性和健壮性.

五 反射(通过反射获取带参构造方法并使用)

• Constructor
  • Class类的newInstance()方法是使用该类无参的构造函数创建对象, 如果一个类没有无参的构造函数, 就不能这样创建了,可以调用Class类的getConstructor(String.class,int.class)方法获取一个指定的构造函数然后再调用Constructor类的newInstance(“张三”,20)方法创建对象

    示例代码:

/*
    注意: 为了程序简便.本例没有加上Person类.
*/
import java.lang.reflect.*;
class ReflectDemo2
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Class clazz = Class.forName("Person");
//      Person p = (Person)clazz.newInstance();//通过无参构造对象
//      System.out.println(p);

        //获取有参数构造
        Constructor c = clazz.getConstructor(String.class,int.class);

        //通过有参构造创建对象
        Person p = (Person)c.newInstance("张三",22);
        System.out.println(p);
    }
}

运行结果:

六 反射(通过反射获取成员变量并使用)

• Field
  • Class.getField(String)方法可以获取类中的指定字段(可见的), 如果是私有的可以用getDeclaedField(“name”)方法获取,通过set(obj, “李四”)方法可以设置指定对象上该字段的值, 如果是私有的需要先调用setAccessible(true)设置访问权限,用获取的指定的字段调用get(obj)可以获取指定对象中该字段的值

代码实现如下:

import java.lang.reflect.*;
class ReflectDemo3
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {

        Class clazz = Class.forName("Person");
        Constructor c = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Person p = (Person)c.newInstance("张三",22);

        //因为姓名字段是private的  因此获取不到
        //Field f = clazz.getField("name");//获取姓名字段
        //f.set(p,"李四");//修改姓名

        //通过暴力反射获取字段
        Field f = clazz.getDeclaredField("name");
        f.setAccessible(true);//取出权限
        f.set(p,"李四");

        System.out.println(p);
    }
}

运行结果:

七 反射(通过反射获取方法并使用)

• Method
  • Class.getMethod(String, Class…) 和 Class.getDeclaredMethod(String, Class…)方法可以获取类中的指定方法,调用invoke(Object, Object…)可以调用该方法,Class.getMethod(“eat”) invoke(obj) Class.getMethod(“eat”,int.class) invoke(obj,10)

示例代码:

import java.lang.reflect.*;
class ReflectDemo4
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Class clazz = Class.forName("Person");
        Constructor c = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Person p = (Person)c.newInstance("张三",22);

        Method m = clazz.getMethod("eat"); //获取Method方法
        m.invoke(p);

        Method m2 = clazz.getMethod("eat",int.class);//获取有参的方法
        m2.invoke(p,10);//运行放法
    }
}

运行结果:

八 反射(通过反射越过泛型检查)

• A:案例演示
  • ArrayList的一个对象，在这个集合中添加一个字符串数据，如何实现呢？

/*
    * A:案例演示  泛型擦除  泛型反射
    * ArrayList<Integer>的一个对象，在这个集合中添加一个字符串数据，如何实现呢？

    泛型只在编译期有效,在运行期会被擦除掉
*/
import java.util.*;
import java.lang.reflect.*;
class ReflectTest1
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(111);
        list.add(222);

        //获取字节码对象
        Class clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
        //获取add方法
        Method m = clazz.getMethod("add",Object.class);

        m.invoke(list,"abc");//运行方法

        System.out.println(list);
    }
}

运行结果:

泛型只在编译期有效,在运行期会被擦除掉

九 反射(通过反射写一个通用的设置某个对象的某个属性为指定的值)

• A:案例演示
  • public void setProperty(Object obj, String propertyName, Object value){}，此方法可将obj对象中名为propertyName的属性的值设置为value。

import java.lang.reflect.*;
class ReflectTest2
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //创建Student实例
        Student s = new Student("张三",23);
        System.out.println("修改前的信息: "+s);

        Tool t = new Tool();//创建工具类实例
        t.setProperty(s,"name","李四");
        System.out.println("修改后的信息: "+s);

    }
}
//工具类
class Tool
{
    //此方法可将obj对象中名为propertyName的属性的值设置为value
    public void setProperty(Object obj, String propertyName, Object value)throws Exception
    {
        Class clazz = obj.getClass();//获取字节码对象
        Field f = clazz.getDeclaredField(propertyName);//暴力反射获取字段

        f.setAccessible(true);//取出权限
        f.set(obj,value);

    }
}   

class Student
{
    private String name;
    private int age;

    public Student()//无参构造方法
    {

    }

    public Student(String name,int age)//有参构造方法
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName()
    {
        return name;
    }

    public int getAge()
    {
        return age;
    }

    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age)
    {
        this.age = age;
    }

    public String toString()
    {
        return "name= "+name+", "+"age="+age;
    }
}

运行结果:

十 反射(练习)

• 已知一个类，定义如下：
  • package cn.itcast.heima;
  • public class DemoClass {

    public void run() {

    System.out.println(“welcome to heima!”);

    }

    }

  • (1) 写一个Properties格式的配置文件，配置类的完整名称。
  • (2) 写一个程序，读取这个Properties配置文件，获得类的完整名称并加载这个类，用反射的方式运行run方法。

import java.io.*;
import java.lang.reflect.*;
class ReflectTest3
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //创建输入流 关联配置文件
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\xxx.txt"));
        Class clazz = Class.forName(br.readLine());//读取配置文件中的类名  获取字节码对象

        DemoClass dc = (DemoClass)clazz.newInstance();//通过字节码对象创建对象
        dc.run();
    }
}

class DemoClass
{
    public void run()
    {
        System.out.println("Welcome to heima");
    }
}

运行结果:

十一 反射(动态代理的概述和实现)

• A:动态代理概述
  • 代理：本来应该自己做的事情，请了别人来做，被请的人就是代理对象。
  • 举例：春节回家买票让人代买
  • 动态代理：在程序运行过程中产生的这个对象,而程序运行过程中产生对象其实就是我们刚才反射讲解的内容，所以，动态代理其实就是通过反射来生成一个代理
  • 在Java中java.lang.reflect包下提供了一个Proxy类和一个InvocationHandler接口，通过使用这个类和接口就可以生成动态代理对象。JDK提供的代理只能针对接口做代理。我们有更强大的代理cglib，Proxy类中的方法创建动态代理类对象
  • public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class(?)[] interfaces,InvocationHandler h)
  • 最终会调用InvocationHandler的方法
  • InvocationHandler Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)

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