Java反射机制及实列

                                           反   射

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。

l 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

l 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

l 初始化 

类初始化是类加载过程的最后一个阶段，到初始化阶段，才真正开始执行类中的Java程序代码。虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行初始化：

第一种：遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这四条字节码指令时，如果类还没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这四条指令最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象时、读取或设置一个类的静态字段（static）时（被static修饰又被final修饰的，已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）、以及调用一个类的静态方法时。

扫描二维码关注公众号，回复： 919252 查看本文章

第二种：使用Java.lang.refect包的方法对类进行反射调用时，如果类还没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

第三种：当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。

第四种：当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先执行该主类。

第五种：当使用JDK1.5支持时，如果一个java.langl.incoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

l  

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. 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

5. 初始化某个类的子类

6. 直接使用java命令来运行某个主类

1.3 类加载器

l 负责将.class文件加载到内在中，并为之生成对应的Class对象。

l 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

1.4 类加载器的组成

l 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

l 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

l 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。

通过这些描述就可以知道我们常用的类，都是由谁来加载完成的。

到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了，那么，如果我们仅仅站在这些class文件的角度，我们如何来使用这些class文件中的内容呢?

这就是我们反射要研究的内容。

反射

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。

1.5 Class类

阅读API的Class类得知，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

l 获取Class对象的三种方式

方式一: 通过Object类中的getObject()方法

Person p = new Person();

Class c = p.getClass();

方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象（任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单）。

Class c2 = Person.class;

方式三: 通过Class类中的方法（将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可）。

Class c3 = Class.forName("Person");

l 注意：第三种和前两种的区别

前两种你必须明确Person类型.

后面是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了

l 代码演示

/*

 * 获取.class字节码文件对象的方式

 * 1：通过Object类中的getObject()方法

 * 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象

 * 3: 反射中的方法,

 * public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException

 * 返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象

 */

public class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

// 1： 通过Object类中的getObject()方法

// Person p1 = new Person();

// Class c1 = p1.getClass();

// System.out.println("c1 = "+ c1);

 

// 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象

// Class c2 = Person.class;

// System.out.println("c2 = "+ c2);

 

// 3: 反射中的方法

Class c3 = Class.forName("com.easy.test1.Person");// 包名.类名

System.out.println("c3 = " + c3);

}

}

l Person类

public class Person {

//成员变量

public String name;

public int age;

private String address;

 

//构造方法

public Person() {

System.out.println("空参数构造方法");

}

public Person(String name) {

this.name = name;

System.out.println("带有String的构造方法");

}

//私有的构造方法

private Person(String name, int age){

this.name = name;

this.age = age;

System.out.println("带有String，int的构造方法");

}

public Person(String name, int age, String address){

this.name = name;

this.age = age;

this.address = address;

System.out.println("带有String, int, String的构造方法");

}

//成员方法

//没有返回值没有参数的方法

public void method1(){

System.out.println("没有返回值没有参数的方法");

}

//没有返回值，有参数的方法

public void method2(String name){

System.out.println("没有返回值，有参数的方法 name= "+ name);

}

//有返回值，没有参数

public int method3(){

System.out.println("有返回值，没有参数的方法");

return 123;

}

//有返回值，有参数的方法

public String method4(String name){

System.out.println("有返回值，有参数的方法");

return "哈哈" + name;

}

//私有方法

private void method5(){

System.out.println("私有方法");

}

 

@Override

public String toString() {

return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]";

}

}

1.6 通过反射获取构造方法并使用

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。其中，构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法：

l 返回一个构造方法

n public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法

n public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)

l 返回多个构造方法

n public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法

n public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)

l 获取构造方法的代码演示：

public class ReflectDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {

//获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");//包名.类名

//获取所有的构造方法

//Constructor[] cons = c.getConstructors();

Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();

for (Constructor con : cons) {

System.out.println(con);

}

System.out.println("------------------------");

//获取一个构造方法

//public Person()

Constructor con1 = c.getConstructor(null);

System.out.println(con1);

//public Person(String name)

Constructor con2 = c.getConstructor(String.class);

System.out.println(con2);

//private Person(String name, int age)

Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);

System.out.println(con3);

//public Person(String name, int age, String address)

Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class);

System.out.println(con4);

}

}

1.6.1 通过反射方式，获取构造方法，创建对象

获取构造方法，步骤如下：

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象

public T newInstance(Object... initargs)

l 代码演示

public class ConstructorDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

//1,获取到Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");//包名.类名

//2,获取指定的构造方法

//public Person()

//Constructor con = c.getConstructor(null);

//public Person(String name, int age, String address)

Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

//3,通过构造方法类中Constructor的方法，创建对象

//Object obj = con.newInstance(null);

Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨");

//显示

System.out.println(obj);

}

}

1.6.2 通过反射方式，获取私有构造方法，创建对象

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。

对于公共成员、默认（打包）访问成员、受保护成员和私有成员，在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法，或者创建和初始化类的新实例的时候，会执行访问检查。常用方法如下：

l 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。

获取私有构造方法，步骤如下：

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法

4. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象

public T newInstance(Object... initargs)

l 代码演示：

public class ConstructorDemo2 {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

//1,获取到Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");//包名.类名

//2,获取指定的构造方法

//private Person(String name, int age)

Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);

//3,暴力反射

con.setAccessible(true);//取消 Java 语言访问检查

//4,通过构造方法类中的功能，创建对象

Object obj = con.newInstance("小明", 23);

System.out.println(obj);

}

}

1.7 通过反射获取成员变量并使用

在反射机制中，把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量：

l 返回一个成员变量

n public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量

n public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量

l 返回多个成员变量

n public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量

n public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)

l 获取成员变量的代码演示：

public class FieldDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException {

//获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");

//获取成员变量

//多个变量

//Field[] fields = c.getFields();

Field[] fields =  c.getDeclaredFields();

for (Field field : fields) {

System.out.println(field);

}

System.out.println("-----------------");

//一个变量

//public int age;

Field ageField = c.getField("age");

System.out.println(ageField);

//private String address

Field addressField = c.getDeclaredField("address");

System.out.println(addressField);

}

}

1.7.1 通过反射，创建对象，获取指定的成员变量，进行赋值与获取值操作

获取成员变量，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

4. 获取指定的成员变量（私有成员变量，通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问）

5. 通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值

u public void set(Object obj, Object value)

在指定对象obj中，将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值

u public Object get(Object obj)

          返回指定对象obj中，此 Field 对象表示的成员变量的值

l 代码演示：

public class FieldDemo2 {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {

//1,获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");

//2，获取构造方法

//public Person(String name)

Constructor con = c.getConstructor(String.class);

//3，通过构造方法，创建对象

Object obj = con.newInstance("李白");

//4，获取指定的成员变量

//public String name;

Field nameField = c.getField("name");

//public int age;

Field ageField = c.getField("age");

//private String address;

Field addressField = c.getDeclaredField("address");

addressField.setAccessible(true); //取消 Java 语言访问检查

//5，通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值

System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));

System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));

System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));

//赋值

ageField.set(obj, 23);

addressField.set(obj, "于洪广场");

System.out.println("------------------------");

System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));

System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));

System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));

}

}

1.8 通过反射获取成员方法并使用

在反射机制中，把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法：

l 返回获取一个方法：

n public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

  获取public 修饰的方法

n public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

  获取任意的方法，包含私有的

参数1: name 要查找的方法名称； 参数2： parameterTypes 该方法的参数类型

l 返回获取多个方法：

n public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法

public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)

l 获取成员方法的代码演示：

public class MethodDemo {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {

//获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");

//获取多个方法

//Method[] methods = c.getMethods();

Method[] methods = c.getDeclaredMethods();

for (Method method : methods) {

System.out.println(method);

}

System.out.println("-----------------------");

//获取一个方法：

//public void method1()

Method method = c.getMethod("method1", null);

System.out.println(method);

//public String method4(String name){

method = c.getMethod("method4", String.class);

System.out.println(method);

//私有方法

//private void method5()

method = c.getDeclaredMethod("method5", null);

System.out.println(method);

}

}

1.8.1 通过反射，创建对象，调用指定的方法

获取成员方法，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

  4. 获取指定的方法

  5. 执行找到的方法

u public Object invoke(Object obj,  Object... args) 

执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。

l 代码演示：

public class MethodDemo2 {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

//1， 获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");

//2,获取构造方法

//public Person(String name, int age, String address){

Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

//3，通过构造方法，创建对象

Object obj = con.newInstance("李白", 31, "沈阳");

//4，获取指定的方法

//public void method1()  没有返回值没有参数的方法

//Method m1 = c.getMethod("method1", null);

//public String method4(String name)

Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);

//5，执行找到的方法

//m1.invoke(obj, null);

Object result = m4.invoke(obj, "easy");

System.out.println("result = " + result);

}

}

1.8.2 通过反射，创建对象，调用指定的private 方法

获取私有成员方法，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

4. 获取指定的方法

5. 开启暴力访问

6. 执行找到的方法

u public Object invoke(Object obj,  Object... args)

执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。

l 代码演示：

public class MethodDemo3 {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

//1， 获取Class对象

Class c = Class.forName("com.easy.test1.Person");

//2,获取构造方法

//public Person(String name, int age, String address){

Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

//3，通过构造方法，创建对象

Object obj = con.newInstance("李白", 31, "沈阳");

//4，获取指定的方法

//private void method5(){

Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null);

//5,开启暴力访问

m5.setAccessible(true);

//6，执行找到的方法

m5.invoke(obj, null);

}

}

反射练习

1.9 泛型擦除

思考，将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据，如何实现呢？

我来告诉大家，其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的，这种现象我们称为泛型的擦除。那么，我们可以通过反射技术，来完成向有泛型约束的集合中，添加任意类型的元素

l  代码如下：

public class ReflectTest {

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

//添加元素到集合

list.add(new Integer(30));

list.add(new Integer("12345"));

list.add(123);

//list.add("哈哈");//因为有泛型类型的约束

System.out.println(list);

//通过反射技术，实现添加任意类型的元素

//1, 获取字节码文件对象

//Class c = list.getClass();

//Class c = ArrayList.class;

Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");

//2, 找到add()方法

// public boolean add(E e)

Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);

//3，  执行add()方法

addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈");

System.out.println(list);

}

}

1.10 反射配置文件

l 通过反射配置文件，运行配置文件中指定类的对应方法

读取Peoperties.txt文件中的数据，通过反射技术，来完成Person对象的创建

Peoperties.txt文件内容如下：

className= com.easy.test1.Person

methodName=method5

l 读取配置文件，调用指定类中的对应方法

public class ReflectTest2 {

public static void main(String[] args)

throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException,

InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

// 通过Properties集合从文件中读取数据

Properties prop = new Properties();

// 读取文件中的数据到集合中

prop.load(new FileInputStream("properties.txt"));

// 获取键所对应的值

String className = prop.getProperty("className");

System.out.println(className);

 

// 1，获取Person.class 字节码文件对象

Class c = Class.forName(className);

// 2，获取构造方法

// public Person(String name, int age, String address)

Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

 

// 3,创建对象

Object obj = con.newInstance("李白", 31, "大唐");

System.out.println(obj);

 

// 4，获取指定的方法

// private void method5(){}

String methodName = prop.getProperty("methodName");

Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null);

// 5,开启暴力访问

m5.setAccessible(true);

// 6，执行找到的方法

m5.invoke(obj, null);

}

}

总结

1.11 知识点总结

l 如何获取.Class文件对象

1, 通过Object类 getClass()方法获取 Class对象

2, 通过类名.class 方式 获取 Class对象

3, 通过反射的方式, Class.forName(String classname) 获取Class对象

public static Class<?> forName(String className)throws ClassNotFoundException

返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象

l 通过反射， 获取类中的构造方法，并完成对象的创建

获取指定的构造方法

   public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

获取指定的public修饰的构造方法

   public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

获取指定的构造方法，包含私有的

   获取所有的构造方法

   public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法

   public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法，包含私有的

l 通过反射， 获取类中的构造方法，并完成对象的创建

   步骤：

   1，获取字节码文件对象

   2,通过字节码文件对象 ，获取到指定的构造方法

   getConstructor(参数);

   3,通过构造方法，创建对象

   public T newInstance(Object... initargs)

l 私有构造方法，创建对象

1，获取字节码文件对象

   2,通过字节码文件对象 ，获取到指定的构造方法

   getDeclaredConstructor (参数);

   3,暴力访问

   con.setAccessible(true);

   4,通过构造方法，创建对象

   public T newInstance(Object... initargs)

l 通过反射，获取Class文件中的方法

   获取指定的方法

   public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

   获取指定的public方法

   public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

   获取指定的任意方法，包含私有的

   获取所有的方法

   public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法

   ublic Method[] getDeclaredMethods()获取本类中所有的方法，包含私有的

l 通过反射，调用方法

   步骤：

   1，获取Class对象

   2,获取构造方法，创建对象

      3,获取指定的public方法

   4,执行方法

   public Object invoke(Object obj, Object... args)

l 私有方法的调用：

 1，获取Class对象

 2,获取构造方法，创建对象

 3,获取指定的private方法

 4,开启暴力访问

  m5.setAccessible(true);

 5,执行方法

  public Object invoke(Object obj, Object... args)

l 通过反射，获取成员变量(字段)

   获取指定的成员变量

    public Field getField(String name) 获取public修饰的成员变量

    public Field getDeclaredField(String name) 获取任意的成员变量，包含私有

   获取所有的成员变量

    public Field[] getFields() 获取所有public修饰的成员变量

    public Field[] getDeclaredFields() 获取司所有的成员变量，包含私有

l 通过反射，获取成员 变量，并赋值使用

   步骤：

   1，获取字节码文件对象

   2,获取构造方法，创建对象

   3,获取指定的成员变量

   4,对成员变量赋值\获取值操作

   public void set(Object obj,  Object value) 赋值

   public Object get(Object obj) 获取值

l 私有成员变量的使用

    步骤：

   1，获取字节码文件对象

   2,获取构造方法，创建对象

   3,获取指定的成员变量

   4,开启暴力访问

   5,对成员变量赋值\获取值操作

   public void set(Object obj,  Object value) 赋值

   public Object get(Object obj) 获取值