类加载器、反射，反射的应用实例（泛型擦除和配置文件）

类加载器

1.1类的加载

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。

1.1.1加载

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（字节码文件对象，建在堆中）。

和new对象的区别：

New的是类的对象，可以new多个

Class对象是文件的对象，是类加载器自动创建的，只有一个

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1.1.2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（就是赋值等操作）

1.1.3初始化 

就是以前讲过的初始化步骤

1.2类初始化时机

　　1. 创建类的实例

　　2. 类的静态变量，或者为静态变量赋值

　　3. 类的静态方法

　　4. 初始化某个类的子类

　　5. 直接使用java.exe命令来运行某个主类

　　6. 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

例：

public class Father {
    static{
        System.out.println("father的静态代码块");
    }
}

public class Son extends Father{
    public static int a=1;
    static{
        System.out.println("son的静态代码块");
    }
}

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {        
        System.out.println(Son.a);
        new Son();
    }
}

1.3类加载器

负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。

了解这个机制能更好的理解程序的运行。

 

1.3.2类加载器的组成

1）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

像System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中

2）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

3）System 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。

2反射

类对象只能访问公共的成员变量和方法（表象）

而文件对象都可以（内在）

2.1定义

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。

2.2 Class类

描述文件对象的类。

Class 没有公共构造方法。

Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

在反射机制中，把类中的成员（构造方法、成员方法、成员变量）都封装成了对应的类进行表示：

Constructor类：描述构造方法的类

Method类：描述方法的类

Field类：描述变量的类

2.2.1获取Class对象的三种方式

建一个Person类

public class Person {
    public String name;
    private int age;
    static{
        System.out.println("Person的静态代码块");
    }
    public Person(){
        System.out.println("Person类的公共空参构造");
    }
    public Person(String name,int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
        System.out.println("Person类的公共有参构造");
    }
    private Person(String name){
        this.name=name;
        System.out.println("Person类私有的有参构造");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("Person类公共的无参方法");
    }
    public void sleep(String name){
        System.out.println(name+"...Person类的公共有参方法");
    }
    private void playgame(){
        System.out.println("Person类的私有无参方法");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }    
}

1）第一种方式：通过对象获取

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person p=new Person();
        Class c=p.getClass();
        System.out.println(c);
    }
}

 

说明：

静态代码块在main方法之前就执行了

空参构造是在new Person()时执行的

打印的c，包名+类名

2）通过类名获取

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1=Person.class;
        System.out.println(c1);        
    }
}

3）通过Class类的静态方法forName(完整的包名+类名)

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c=Class.forName("demo01.Person"); //完整的包名+类名
        System.out.println(c);
    }
}

 

没有编译或字节码文件丢失，就有可能产生异常。

第三种方式最常用。

2.3通过反射获取构造方法

（Class类的方法）

2.3.1返回多个构造方法（不常用）

 

 

例1：

import java.lang.reflect.Constructor;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 获取Person的字节码文件对象
        Class c = Class.forName("demo01.Person");
        // 获取公共的构造方法数组
        Constructor[] cons = c.getConstructors();
        // 遍历
        for (Constructor con : cons) {
            System.out.println(con);
        }
    }
}

例2：

import java.lang.reflect.Constructor;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        //反射获取Person类中所有构造方法
        Class c=Class.forName("demo01.Person");
        Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor con : cons) {
            System.out.println(con);
        }
    }
}

2.3.2返回一个构造方法

 

例1：获取空参构造

import java.lang.reflect.Constructor;
public class MyTest2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        Class c = Class.forName("demo01.Person");
        Constructor con=c.getConstructor();
        System.out.println(con);
    }
}

例2：获取有参构造

import java.lang.reflect.Constructor;
public class MyTest2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException{
        Class c = Class.forName("demo01.Person");
        Constructor con2 = c.getConstructor(String.class, int.class); // 参数是什么，就这么写
        System.out.println(con2);
    }
}

2.4通过反射获取构造方法来创建对象

（Constructor类的方法）

 

例1：获取公共空参构造，并创建Person对象

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        Class c=Class.forName("demo01.Person");    
//获取公共空参构造    
        Constructor con1=c.getConstructor();
        System.out.println(con1);
        //使用构造方法对象创建Person对象
        Object obj=con1.newInstance(); //多态
        System.out.println("obj为："+obj);
        Person p=(Person)obj; //强转才能调用自己的方法
        p.eat();
    }
}

例2：获取公共有参构造，并创建Person对象

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{
        Class c = Class.forName("demo01.Person");
        // 获取公共有参构造
        Constructor con2 = c.getConstructor(String.class, int.class); // 参数是什么，就这么写
        System.out.println(con2);
        Object obj2 = con2.newInstance("张三", 18); // 传实参
        System.out.println(obj2);
    }
}

2.5反射获取构造方法并运行的快速方式（快速创建对象）

（Class类的方法，较常用）

前提：被反射的类必须有空参构造方法, 方法必须是public修饰的

例：

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException{
        Class c = Class.forName("demo01.Person");
        Object obj=c.newInstance(); //Class类中的方法
        System.out.println(obj);
    }
}

2.6反射获取私有构造方法

 

 

解决办法：

AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。

它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。

常用方法：

public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException 

参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。

参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。

修改之后：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{
        Class c=Class.forName("demo01.Person");
        //反射获取Person类中私有有参构造方法
        Constructor con=c.getDeclaredConstructor(String.class);    
        //调用父类方法避免java语言的访问检查
        con.setAccessible(true);
        Object obj=con.newInstance("李四");
        System.out.println(obj);    
    }
}

但是这是暴力反射，破坏了程序的封装性、安全性。不推荐使用。

获取私有成员变量和方法，也是如此。

2.7反射获取成员变量并赋值

获取：（Class类的方法）

 

赋值：（Field类的方法）

 

例：

import java.lang.reflect.Field;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args)
            throws InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, SecurityException {
        // 反射获取所有成员变量并赋值
        Class c = Person.class;
        Field[] fields = c.getDeclaredFields();
        for (Field f : fields) {
            System.out.println(f);
        }
        
        Object obj = c.newInstance(); // 快速创建一个Person对象

        // 获取公共的赋值
        Field field = c.getField("name");
        field.set(obj, "张三");
        System.out.println(obj);
    }
}

 

注意导这个包：import java.lang.reflect.Field;

2.8通过反射获取成员方法并使用

获取：（Class类的方法）

 

 

 

调用：（Method类的方法）

 

例：

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException{
        Class c=Person.class;
        Object obj=c.newInstance(); //快速创建一个Person对象
        
        //获取所有方法
        Method[] methods=c.getDeclaredMethods();
        for(Method m:methods){
            System.out.println(m);
        }
        
        //获取公共有参方法
        Method method=c.getMethod("sleep", String.class);
        method.invoke(obj, "李四");
    }
}

3泛型擦除

将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据

因为泛型不进class文件。程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的，这种现象称为泛型的擦除。

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        ArrayList<Integer> arr=new ArrayList<Integer>();
        arr.add(1);
        Class c=arr.getClass(); //获取字节码文件对象
        Method method=c.getMethod("add", Object.class);
        method.invoke(arr, "你好");        
        System.out.println(arr);        
    }
}

 

不推荐用。

再遍历就得用Object了

3.2反射配置文件

通过反射配置文件，运行配置文件中指定类的对应方法 

public class Person {
    public void eat(){
        System.out.println("人吃饭");
    }
}

public class Student {
    public void study(){
        System.out.println("学生学习");
    }
}

public class Worker {
    public void work(){
        System.out.println("工人工作");
    }
}

在项目中建一个config.properties文件：

 

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class Demo02 {
    //1.准备配置文件    
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //2.IO流读取配置文件中的键值对
        FileReader fr=new FileReader("config.properties");
        //3.将文件中的键值对存储到集合中的Properties中
        Properties pro=new Properties();
        pro.load(fr);
        fr.close();
        //4.从集合中获取类名和方法名
        String className=pro.getProperty("ClassName");
        String methodName=pro.getProperty("MethodName");
        //5.反射获取class文件对象
        Class c=Class.forName(className);
        //快速创建指定类对象
        Object obj=c.newInstance();
        //获取指定的方法
        Method method=c.getMethod(methodName);
        //运行指定方法
        method.invoke(obj);
    }
}

这样每次改config.properties文件就可以了（注释用#）