Java基础 - 反射篇 - 反射机制、Class类详解_根据字段设置以及反射机制构造class-程序员宅基地

反射机制

需求引出反射

根据配置文件 re.properties 指定信息，创建对象并调用方法

classfullpath = com.taotao.Cat
method = hi

无反射情况(代码测试)

package com.taotao.reflection.question;

import com.taotao.Cat;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/22 12:42
 * 反射问题的引入
 */
public class ReflectionQuestion {
    
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
        //根据配置文件 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
        //思考

        //传统方式 new 对象 -> 调用方法
        Cat cat = new Cat();
        cat.hi();

        //IO流读取方式
        //1.使用Properties类，可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
        String method = properties.getProperty("method").toString();
        System.out.println("classfullpath = " + classfullpath);
        System.out.println("method = " + method);
        //2.创建对象，传统的方法，行不通
        //new classfullpath();
    }
}

结论

这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式的ocp原则（开闭原则：不修改源码，开扩容功能）

使用反射解决（练习）

cat类

package com.taotao;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/22 12:40
 */
public class Cat {
    
    private String name = "招财猫";
    public void hi(){
    
        System.out.println("hi" + name);
    }
    public void cry(){
      //常用方法
        System.out.println(name + "喵喵叫");
    }
}

re.properties文件

classfullpath = com.taotao.Cat
method = cry

ReflectionQuestion

package com.taotao.reflection.question;

import com.taotao.Cat;

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

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/22 12:42
 * 反射问题的引入
 */
public class ReflectionQuestion {
    
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    
        //根据配置文件 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
        //思考

        //传统方式 new 对象 -> 调用方法
//        Cat cat = new Cat();
//        cat.hi();

        //IO流读取方式
        //1.使用Properties类，可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
        String methodName = properties.getProperty("method").toString();
        System.out.println("classfullpath = " + classfullpath);
        System.out.println("method = " + methodName);
        //2.创建对象，传统的方法，行不通
        //new classfullpath();

        //使用反射解决
        //(1)加载类，返回Class类型的对象
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过 cls 得到你家在的类 com.taotao.Cat 的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        //不需要强转，依然是Cat
        System.out.println(o.getClass());
        //(3)通过 cls 得到你加载的类 com.taotoa.Cat 的 methodName "hi" 的方法对象
        //    即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //（4）通过method1调用方法
        System.out.println("=========================");
        method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法（），反射机制 方法.invoke(对象)

    }
}

反射机制

Java Reflection

1．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(比如成员变量，构造器，成员方法等等),并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到

2.加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象)，这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构,所以,形象的称之为:反射

Java反射机制原理（图）

请添加图片描述

Java反射机制可以完成

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
在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
生成动态代理

反射相关的主要类

java.lang.Class

代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象

java.lang.reflect.Method

代表类的方法，Method对象表示某个类的方法

java.lang.reflect.Field

代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量

java.lang.reflect.Constructor

代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器

案例演示（练习）

Cat类

package com.taotao;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/22 12:40
 */
public class Cat {
    
    public String name = "招财猫";
    public int age = 15;

    public Cat(String name){
    
        this.name = name;
    }

    public Cat() {
    
    }

    public void hi(){
    
        System.out.println("hi" + name);
    }
    public void cry(){
      //常用方法
        System.out.println(name + "喵喵叫");
    }
}

Reflection01.java

package com.taotao.reflection;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/23 16:08
 */
public class Reflection01 {
    
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void main(String[] args) throws Exception{
    
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
        String methodName = properties.getProperty("method").toString();

        //使用反射解决
        //(1)加载类，返回Class类型的对象
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过 cls 得到你家在的类 com.taotao.Cat 的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        //不需要强转，依然是Cat
        System.out.println(o.getClass());
        //(3)通过 cls 得到你加载的类 com.taotoa.Cat 的 methodName "hi" 的方法对象
        //    即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //（4）通过method1调用方法
        System.out.println("=========================");
        method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法（），反射机制 方法.invoke(对象)

//        java.lang.reflect.Field 代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
        //得到name字段
        //getFiled不能得到私有的属性，所以我们把前面的Cat类的name改为共有的
        Field nameField = cls.getField("name");
        System.out.println(nameField.get(o));       //传统写法 对象.成员变量，反射：成员变量对象.get(对象)
        Field ageField = cls.getField("age");
        System.out.println(ageField.get(o));

//        java.lang.reflect.Constructor 代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器
        //得到无参
        Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造器参数类型，返回无参构造器
        System.out.println("========无参=======");
        System.out.println(constructor);      //Cat()
        //为了更好的演示，我们写一个有参构造器，当然我们还需要加上无参构造器
        //得到有参
        Constructor constructor1 = cls.getConstructor(String.class);//这里传入的Stirng.class 就是String类的Class对象
        System.out.println("===========有参===========");
        System.out.println(constructor1);   //Cat(String name)

    }
}

反射的优点和缺点

优点

可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑

使Java成为一款伪动态语言

缺点

使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响

应用实例

cat类

package com.taotao;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/22 12:40
 */
public class Cat {
    
    public String name = "招财猫";
    public int age = 15;

    public Cat(String name){
    
        this.name = name;
    }

    public Cat() {
    
    }

    public void hi(){
    
//        System.out.println("hi" + name);
    }
    public void cry(){
      //常用方法
        System.out.println(name + "喵喵叫");
    }
}

Reflection2.java

package com.taotao.reflection;

import com.taotao.Cat;

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

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/23 16:58
 * 测试反射调用的性能，和优化方案
 */
public class Reflection02 {
    
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
    
        m1();
        m2();
    }
    //传统方法来调用hi
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void m1(){
    
        Cat cat = new Cat();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++){
    
            cat.hi();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m1方法 耗时=" + (end - start));
    }

    //反射机制调用方法hi
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    

        Class cls = Class.forName("com.taotao.Cat");        //不用io读了，这里直接读路径
        Object o = cls.newInstance();
        Method hi = cls.getMethod("hi");
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++){
    
            hi.invoke(o);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("===================================");
        System.out.println("m2方法 耗时=" + (end - start));
    }
}

反射调用优化 - 关闭访问检查

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible（）方法
setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查

    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    

        Class cls = Class.forName("com.taotao.Cat");        //不用io读了，这里直接读路径
        Object o = cls.newInstance();
        Method hi = cls.getMethod("hi");

        //c
        hi.setAccessible(true); //取消方法

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++){
    
            hi.invoke(o);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("===================================");
        System.out.println("m2方法 耗时=" + (end - start));
    }

Class类

详细介绍

Class也是类,因此也继承Object类[类图]

请添加图片描述

Class类对象不是new出来的，而是系统创建的[演示]

package com.taotao.reflection.class_;

import com.taotao.Cat;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/24 16:21
 * 对Class类特点的梳理
 */
public class Class01 {
    
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    
        //Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
        //(1)传统new对象
        /*
        ClassLder类
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        * */
        Cat cat = new Cat();
        //(2)反射方式,刚才没有debug到 classLoader类的 loadClass，原因是，没有注销 Cat cat = new Cat
        /*
        ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        * */
        Class<?> aClass = Class.forName("com.taotao.Cat");

    }
}

对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次[演示]

package com.taotao.reflection.class_;

import com.taotao.Cat;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/24 16:21
 * 对Class类特点的梳理
 */
public class Class01 {
    
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    
        //Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
        //(1)传统new对象
        /*
        ClassLder类
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        * */
        Cat cat = new Cat();
        //(2)反射方式,刚才没有debug到 classLoader类的 loadClass，原因是，没有注销 Cat cat = new Cat
        /*
        ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        * */
        Class<?> aClass = Class.forName("com.taotao.Cat");

    }
}

每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成

        //3.对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次[演示]
        Class<?> aClass1 = Class.forName("com.taotao.Cat");
        System.out.println(aClass.hashCode());  //460141958
        System.out.println(aClass1.hashCode()); //460141958
        //比如我新建一个类，并加载类对象
        Class<?> aClass2 = Class.forName("com.taotao.Dog");
        System.out.println(aClass2.hashCode()); //1163157884

通过Class可以完整地得到一个类的完整结构,通过一系列API

请添加图片描述

Class对象是存放在堆的

请添加图片描述

类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据(包括方法代码,变量名，方法名，访问权限等等)https://www.zhihu.com/question/38496907【示意图】

请添加图片描述

当我们读取字节码文件Cat.class文件后，我们的虚拟机先在内存“方法区”生成“Cat类的字节码二进制文件”，然后在内存堆中产生Class类对象（此Class是一个类的名称），我们的方法区是二进制数据，不方便使用者理解，而我们的堆中数据是一种数据结构，更方便使用者理解

常用方法应用实例

Car类

package com.taotao;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/24 17:06
 */
public class Car {
    
    public String brand = "宝马";
    public int price = 500000;
    public String color = "白色";

    @Override
    public String toString() {
    
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

常用方法练习

package com.taotao.reflection.class_;

import com.taotao.Car;
import jdk.nashorn.internal.ir.CallNode;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/24 17:07
 * 演示Class类的常用方法
 */
public class Class02 {
    
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    //ClassNotFoundException异常是路径写错时异常
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
    
        String classAllPath = "com.taotao.Car";
        //1.获取Car类 对应的 Class对象
        //<?>表示不确定的Java类型
        Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
        //2.输出aClass
        System.out.println(aClass); //显示aClass对象，是哪个类的Class对象   com.taotao.Car
        System.out.println(aClass.getClass());  //我们这个Class类也可以得到它对应的Class，输出运行类型为 java.lang.Class

        //3.得到包名
        System.out.println(aClass.getPackage().getName());  //com.taotao

        //4.得到类名
        System.out.println(aClass.getName());   //com.taotao.Car

        //5.通过aClass创建对象实例
        //方式一
        Object o = aClass.newInstance();
        //方式二
        Car car = (Car)aClass.newInstance();
        System.out.println(o);  //car.toString()  Car{brand='宝马', price=500000, color='白色'}
        System.out.println(car);    //car.toString()  Car{brand='宝马', price=500000, color='白色'}

        //6.通过反射获取属性，比如得到brand
        Field brand = aClass.getField("brand");
        System.out.println(brand.get(car)); //宝马        //注意，这里必须是公开属性

        //7.通过反射给属性赋值
        brand.set(car,"奔驰");
        System.out.println(brand.get(car)); //奔驰

        //8.遍历所有属性
        Field[] fields = aClass.getFields();
        for(Field f: fields){
    
            System.out.println(f.getName());
        }

    }
}

获取Class类对象

前提1

已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName(获取，可能抛出ClassNotFoundException，实例:Class cls1 =Class.forName("java.lang.Cat”);

应用场景

多用于配置文件,读取类全路径，加载类.

案例演示

        //Class.forName
        String classAllPath = "com.taotao.Car"; //通过读取配置文件获取
        Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
        System.out.println(aClass); //com.taotao.Car

前提2

若已知具体的类，通过类的class 获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高实例: Class cls2 = Cat.class;

应用场景

多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象.

案例演示

        //类名.class,应用场景：多用于参数传递
        //方式一
        System.out.println(Car.class); //com.taotao.Car
        //方式二
        Class aClass1 = Car.class;
        System.out.println(aClass1);    //com.taotao.Car

前提3

前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，实例:Class clazz =对象.getClass0;

应用场景

通过创建好的对象，获取Class对象.

案例演示

         //对象.getClass(),应用场景，有对象实例
        Car car = new Car();
        Class aClass2 = car.getClass();
        System.out.println(aClass2);    //com.taotao.Car

其他方式

ClassLoader cl =对象.getClass().getClassLoader();

        //通过类加载器【4种】来获取到类的Class对象
        //（1）得到类加载器 car
        ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();

Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

	  //通过类加载器得到class对象
        Class aClass3 = classLoader.loadClass(classAllPath);
        System.out.println(aClass3);    //com.taotao.Car

基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象

Class cls = 基本数据类型.class

        //基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
        Class<Integer> integerClass = int.class;
        Class<Character> characterClass = char.class;
        Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
        System.out.println(integerClass); //int

基本数据类型对应的包装类，可以通过.type 得到Class类对象

Class cls = 包装类.TYPE

        //基本数据类型对应的包装类，可以通过.type 得到Class类对象
        Class<Integer> type = Integer.TYPE;
        Class<Character> type1 = Character.TYPE;
        System.out.println(type);   //int
        System.out.println(type1);  //char

        System.out.println(integerClass.hashCode());    //460141958
        System.out.println(type.hashCode());        //460141958

哪些类型有Class对象

例如

外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
interface：接口
数组
enum：枚举
annotation：注解
基本数据类型
void

应用实例

package com.taotao.reflection.class_;

import java.io.Serializable;

/**
 * Create By 刘鸿涛
 * 2022/2/25 9:52
 */
public class AllTypeClass {
    
    @SuppressWarnings({
    "all"})
    public static void main(String[] args) {
    
        Class<String> cls1 = String.class; //外部类
        Class<Serializable> cls2 = Serializable.class; //接口
        Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;  //数组
        Class<float[][]> cls4 = float[][].class; //二维数组
        Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;   //注解
        Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;    //枚举（线程也是一个枚举）
        Class<Long> longClss = long.class; //基本数据类型
        Class<Void> voidCla = void.class; //void
        Class<Class> classClass = Class.class;  //类

        System.out.println(cls1);//class java.lang.String
        System.out.println(cls2);//interface java.io.Serializable
        System.out.println(cls3);//class [Ljava.lang.Integer;
        System.out.println(cls4);//class [[F
        System.out.println(cls5);//interface java.lang.Deprecated
        System.out.println(cls6);//class java.lang.Thread$State

    }
}

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