Java学习总结（2021版）---反射

一：Java反射机制概述

1. 反射简介

• 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Reflection API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。
• 加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构
  

2. 补充：动态语言 vs 静态语言

1. 动态语言：在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。

   • 主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。

2. 静态语言：运行时结构不可变的语言就是静态语言

   • 如Java、C、C++

3. 注意：Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动
   态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。
   Java的动态性让编程的时候更加灵活！

3. 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
• 在运行时获取泛型信息
• 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
• 在运行时处理注解
• 生成动态代理

4. 反射相关的主要API

二：理解Class类并获取Class的实例

1. Class类简述

2.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)。
  接着我们使用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，我们就称为运行时类，此
  运行时类，就作为Class的一个实例。
• Class的实例就对应着一个运行时类
• 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。

3. 获取Class的实例的方式（前三种方式需要掌握）
总结：

• 类名.class
• 实例.getclass
• Class.forName(路径)

• 示例代码一：Person类（参照、非重点）

public class Person {
    
    

    private String name;
    public int age;

    @Override
    public String toString() {
    
    
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
    
    
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
    
    
        return age;
    }

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

    public Person(String name, int age) {
    
    

        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    private Person(String name) {
    
    
        this.name = name;
    }

    public Person() {
    
    
        System.out.println("Person()");
    }

    public void show(){
    
    
        System.out.println("你好，我是一个人");
    }

    private String showNation(String nation){
    
    
        System.out.println("我的国籍是：" + nation);
        return nation;
    }
}

• 示例代码二：ReflectionTest类（重点）

import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;


public class ReflectionTest {
    
    

    //获取Class的实例的方式（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 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 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("com.atguigu.java.Person");
//        clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        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("com.atguigu.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz1 == clazz4);

    }

}

4. 哪些类型可以有Class对象？（只要加载到内存后，都可以理解成是Class实例）

代码示例：

//Class实例可以是哪些结构的说明：
    @Test
    public void test4(){
    
    
        Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Comparable.class;
        Class c3 = String[].class;
        Class c4 = int[][].class;
        Class c5 = ElementType.class;
        Class c6 = Override.class;
        Class c7 = int.class;
        Class c8 = void.class;
        Class c9 = Class.class;

        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);//true

    }

三：类的加载与ClassLoader（加载器）的理解(了解)

Properties：用来读取配置文件。

• 代码示例：jdbc文件
  
• 代码示例：Properties：用来读取配置文件
  • 方式一：用IO流来加载配置文件
    • 缺点：此时的文件默认在当前工程下（如文件不在当前工程下时，需写全文件地址）
    • 举例：//FileInputStream fis1 = new FileInputStream(“src\jdbc1.properties”);

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

import org.junit.Test;

public class ClassLoaderTest {
    
    
	/*
    Properties：用来读取配置文件。

     */
    @Test
    public void test2() throws Exception {
    
    

        Properties pros =  new Properties();
        //此时的文件默认在当前的工程下。
        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
        //FileInputStream fis1 = new FileInputStream("src\\jdbc1.properties");
        //加载对应的流（实际操作的是对应的配置文件）
        pros.load(fis);
        
        //获取键
        String user = pros.getProperty("user");
        //获取值
        String password = pros.getProperty("password");
        
        System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);



    }
}

• 方式二：使用ClassLoader
  • 缺点：配置文件默认识别为：当前工程的src下

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

import org.junit.Test;

public class ClassLoaderTest {
    
    
	/*
    Properties：用来读取配置文件。

     */
    @Test
    public void test2() throws Exception {
    
    

        Properties pros =  new Properties();

        //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
           ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        //加载对应的流（实际操作的是对应的配置文件）
        pros.load(is);

        //获取键
        String user = pros.getProperty("user");
        //获取值
        String password = pros.getProperty("password");
        
        System.out.println("user = " + user + ",password = " + password);



    }
}

四：创建运行时类的对象

1. 创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法

• newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。实际内部调用了运行时类的空参的构造器
• 要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
  • 1.运行时类必须提供空参的构造器
  • 2.空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public。

代码示例

public class NewInstanceTest {
    
    

    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
    
    
//使用泛型，决定了newInstance时返回值类型，就不需要进行强转了
        Class<Person> clazz = Person.class;
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
//未用泛型， newInstance时返回值不能自动识别为Person类型，需要强转    
		Class clazz = Person.class;	
		Person obj = (Person)clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }
}

五：体会反射的动态性

//体会反射的动态性
    @Test
    public void test2(){
    
    

        for(int i = 0;i < 100;i++){
    
    
        	//返回随机数0,1,2
            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
            String classPath = "";
            switch(num){
    
    
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.atguigu.java.Person";
                    break;
//                case 3:
                    //sql.data没有空参构造器，故会抛异常
//                    classPath = "java.sql.Data";
//                    break;
            }

            try {
    
    
                Object obj = getInstance(classPath);
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }



    }

    /*
    创建一个指定类的对象。
    classPath:指定类的全类名
     */
    public Object getInstance(String classPath) throws Exception {
    
    
       //static Class forName(String name)返回指定类名name的class对象
    	Class clazz =  Class.forName(classPath);
    	//建对应的运行时类的对象
       return clazz.newInstance();
    }

六：通过反射获取运行时类的完整结构(了解，开发中不要求掌握)

我们可以通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等

• 举例：获取当前运行时类的属性结构

/**
 * 获取当前运行时类的属性结构

 */
public class FieldTest {
    
    

    @Test
    public void test1(){
    
    

        Class clazz = Person.class;

        //获取属性结构
        //getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for(Field f : fields){
    
    
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println();

        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
    
    
            System.out.println(f);
        }
    }

    //权限修饰符  数据类型 变量名
    @Test
    public void test2(){
    
    
        Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
    
    
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            //System.out.print(Modifier);结果为数字，因为Modifiers里面给各个权限修饰符赋值了一个数字（如：0,1,2....）
            System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");//采用tostring方法才会打印出具体的权限修饰符名

            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.print(type.getName() + "\t");

            //3.变量名
            String fName = f.getName();
            System.out.print(fName);

            System.out.println();
        }


    }


}

• 举例：获取运行时类的方法结构

import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;

/**
 * 获取运行时类的方法结构
 */
public class MethodTest {
    
    

    @Test
    public void test1(){
    
    

        Class clazz = Person.class;

        //getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m : methods){
    
    
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的方法）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
    
    
            System.out.println(m);
        }
    }

    /*
    @Xxxx
    权限修饰符  返回值类型  方法名(参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}
     */
    @Test
    public void test2(){
    
    
        Class clazz = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
    
    
            //1.获取方法声明的注解
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for(Annotation a : annos){
    
    
                System.out.println(a);
            }

            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "\t");

            //3.返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName() + "\t");

            //4.方法名
            System.out.print(m.getName());
            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length == 0)){
    
    
                for(int i = 0;i < parameterTypes.length;i++){
    
    

                    if(i == parameterTypes.length - 1){
    
    
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
                        break;
                    }

                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ",");
                }
            }

            System.out.print(")");

            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
    
    
                System.out.print("throws ");
                for(int i = 0;i < exceptionTypes.length;i++){
    
    
                    if(i == exceptionTypes.length - 1){
    
    
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }

                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ",");
                }
            }


            System.out.println();
        }



    }
}

• 举例：获取构造器结构

@Test
    public void test1(){
    
    

        Class clazz = Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : constructors){
    
    
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : declaredConstructors){
    
    
            System.out.println(c);
        }

    }

• 举例：获取运行时类的父类

/*
    获取运行时类的父类

     */
    @Test
    public void test2(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

• 举例：获取运行时类的带泛型的父类

/*
    获取运行时类的带泛型的父类

     */
    @Test
    public void test3(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
    }

• 举例：获取运行时类的带泛型的父类的泛型

/*
    获取运行时类的带泛型的父类的泛型


    代码：逻辑性代码  vs 功能性代码
     */
    @Test
    public void test4(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

• 举例：获取运行时类实现的接口

/*
    获取运行时类实现的接口
     */
    @Test
    public void test5(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
    
    
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
    
    
            System.out.println(c);
        }

    }

• 举例：获取运行时类所在的包

/*
        获取运行时类所在的包

     */
    @Test
    public void test6(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Package pack = clazz.getPackage();
        System.out.println(pack);
    }

• 举例：获取运行时类声明的注解

/*
        获取运行时类声明的注解

     */
    @Test
    public void test7(){
    
    
        Class clazz = Person.class;

        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation annos : annotations){
    
    
            System.out.println(annos);
        }
    }

七：调用运行时类的指定结构（重要性：方法 > 属性 > 构造器）

1. .调用指定的属性

import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;


public class ReflectionTest {
    
    

    /*

        不需要掌握
     */
    @Test
    public void testField() throws Exception {
    
    
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();


        //获取指定的属性：要求运行时类中属性声明为public
        //故通常不采用此方法
        Field id = clazz.getField("id");

        /*
        设置当前属性的值

        set():参数1：指明设置哪个对象的属性   参数2：将此属性值设置为多少
         */

        id.set(p,1001);

        /*
        获取当前属性的值
        get():参数1：获取哪个对象的当前属性值
         */
        int pId = (int) id.get(p);
        System.out.println(pId);


    }
    /*
    如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testField1() throws Exception {
    
    
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");

        //2.保证当前属性是可访问的，否则会报错（如属性是public可以不用，但统一使用）
        name.setAccessible(true);
        //3.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");

        System.out.println(name.get(p));
    }
 }

2. 调用指定的方法

import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
    /*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testMethod() throws Exception {
    
    

        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
         */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //2.保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        /*
        3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
         */
        Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");

        // private static void showDesc()

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);与下行代码均可
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

 }

3. 调用指定的构造器

import com.atguigu.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
    /*
    如何调用运行时类中的指定的构造器（不常用，大部分（99%）都是使用newInstance调用无参构造器）
     */
    @Test
    public void testConstructor() throws Exception {
    
    
        Class clazz = Person.class;

        //private Person(String name)
        /*
        1.获取指定的构造器
        getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
         */

        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

        //2.保证此构造器是可访问的
        constructor.setAccessible(true);

        //3.调用此构造器创建运行时类的对象
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);

    }

}

八：反射的应用：动态代理 (要求：理解逻辑)

（一）静态代理

• 代码实例：

interface ClothFactory{
    
    

    void produceCloth();

}

//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory{
    
    

    private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化

    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){
    
    
        this.factory = factory;
    }

    @Override
    public void produceCloth() {
    
    
        System.out.println("代理工厂做一些准备工作");

        factory.produceCloth();//调用的是被代理类的produceCloth()方法

        System.out.println("代理工厂做一些后续的收尾工作");

    }
}

//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{
    
    

    @Override
    public void produceCloth() {
    
    
        System.out.println("Nike工厂生产一批运动服");
    }
}

public class StaticProxyTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //创建被代理类的对象
        ClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类的对象
        ClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);

        proxyClothFactory.produceCloth();//调用的是代理类的produceCloth()方法

    }
}

• 代码分析：

• 静态代理的缺点：

• 代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。
• 每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理

（二）动态代理

要想实现动态代理，需要解决的问题

• 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。

• 代码实例：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

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);
    }
}

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);//给obj赋值
        
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass()
        		.getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }
}

//这是一个InvocationHandler接口实现类
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
//参数1：代理类的对象，参数2：代理类的对象调用的方法，参数3：参数传递内容(可有可无，具体看被代理类对应方法是否有参数)
    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;
    }
}

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");

    }
}

• 代码分析：

反射讲的比较好的博客：

• Java基础之—反射