反射基础知识

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#java #开发语言

反射

反射机制（Java Reflection）

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），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得到
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反射机制的应用

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构建任意一个类的对象
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
Java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
Java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器

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持

缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响

反射调用优化-关闭访问检查

Method、Constructor和Field对象都有setAccessible()方法用于启用和禁用访问安全检查默认是开启的（false）
参数值为true表示取消检查，提高反射效率，false为开启检查，检查反射的对象

Class类

基本介绍

Class也是类，因此也继承Object类
Class类对象不是new出来的，而是系统创建的ClassLoader.loadClass
对于某个类的Class对象，在内存中只有一份，因此类只加载一次
每个类的对象都会记得自己是哪个Class对象所生成
通过Class可以完整的得到一个类的完整结构，通过一系列API
Class对象是存放在堆内存的
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）

常用方法

方法名	功能说明
static Class forName(String name)	返回指定类名 name 的Class对象
Object newInstance（）	调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName（）	返回该Class对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型等）名称
Class getSuperClass（）	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class[] getInterfaces（）	返回当前Class对象实现的接口
ClassLoader getClassLoader（）	返回该类的类加载器
Class getSuperclass（）	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组
Method getMethod（String name,Class … paramTypes）	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramTypes

获取Class对象的方法

前提：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（）来获取，可能抛出ClassNotFoundException。
例如：Class cls = Class.forName(“java.lang.String”)
应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类
前提：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
例如：Class cls = Cat.class;
应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应的构造器对象
前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass（）方法获取Class对象
例如：Class cls = 对象.getClass();
应用场景：通过创建好的对象获取对应的Class对象
其他方式
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass(“类的全类名”)

Cat cat = new Cat();
        ClassLoader classLoader = cat.getClass().getClassLoader();
        try {
            Class<?> aClass = classLoader.loadClass("com.xinfan.chapter23.reflection.Cat");
            System.out.println(aClass);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

基本数据类型（byte,short,int,long,char,float,double,boolean）按如下方式得到Class类对象
Class cls = 基本数据类型.class
基本数据类型对应的包装类，也可以通过.type得到Class类对象
Class cls = 包装类.type

Class<Integer> integerClass = Integer.class;
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
Class<Integer> integerClass1 = int.class;
System.out.println(integerClass);
System.out.println(type);
System.out.println(integerClass1);

//class java.lang.Integer
//int
//int

哪些类型有Class对象

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

类加载

基本说明

反射机制是java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载

静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强
动态加载：运行时加载所需要的类，如果运行时不用该类，则不报错，降低了依赖性

类加载时机

当创建对象时（new）//静态加载
当子类被加载时，父类也加载//静态加载
调用类中的静态成员时//静态加载
通过反射//动态加载

反射获取结构类的信息

Class
Field
Method
Constructor
访问属性
访问方法

类加载的5个阶段

加载阶段

JVM在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源（可能是class文件、也可能是jar包也可能是网络）转换为二进制字节流加载到内存中（方法区），并生成一个代表该类的java.lang.Class对象

连接阶段-验证

目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全
包括：文件格式验证（是否以魔数oxcafebabe开头）、元数据验证、字节码验证和符号引用认证
可以考虑使用-Xverity:none参数来关闭大部分的类验证措施，缩短虚拟机类加载的时间

连接阶段-准备

JVM会在该阶段对静态变量，分配内存并默认初始化（对应数据类型的默认初始值，如0、0L、null、false等）。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配

连接阶段-解析

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

初始化

到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行()方法的过程，此阶段是执行程序员编写的代码
()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序（顺序结构），依次自动收集类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并
虚拟机会保证一个类的()方法在多线程中被正确的加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的clinit方法，其他线程都需要阻塞等待，知道活动线程执行完clinit方法

通过反射获取类的结构信息

第一组：java.lang.Class类

getName:获取全类名
getSimpleName:获取简单类名
getFields:获取所有public修饰的属性，包括本类以及父类的
getDeclaredFields:获取本类中所有的属性
getMethods:获取所有public修饰的方法，包括本类的以及父类、超类的
getDeclaredMethods:获取本类中所有的方法
getConstructors:获取所有public修饰的构造器，只包括本类的
getDeclaredConstructors:获取本类的所有构造器
getPackage:以Package形式返回包信息
getSuperClass:以Class形式返回父类信息
getInterfaces:以Class[]数组返回实现的接口信息
getAnnotations:以Annotation[]数组返回注解信息

    @Test
    public void API_01() {

        Class personClass = Person.class;

        //1. getName:获取全类名
        System.out.println("==========1==========");

        System.out.println(personClass.getName());
        //2. getSimpleName:获取简单类名
        System.out.println("==========2==========");

        System.out.println(personClass.getSimpleName());
        //3. getFields:获取所有public修饰的属性，包括本类以及父类的
        System.out.println("==========3==========");

        Field[] fields = personClass.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.getName());
        }
        //4. getDeclaredFields:获取本类中所有的属性
        System.out.println("==========4==========");

        Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println(declaredField.getName());
        }
        //5. getMethods:获取所有public修饰的方法，包括本类的以及父类的
        System.out.println("==========5==========");
        Method[] methods = personClass.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method.getName());
        }
        //6. getDeclaredMethods:获取本类中所有的方法
        System.out.println("==========6==========");
        Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println(declaredMethod.getName());
        }
        //7. getConstructors:获取所有public修饰的构造器，只包括本类的
        System.out.println("==========7==========");
        Constructor[] constructors = personClass.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor.getName());
        }
        //8. getDeclaredConstructors:获取本类的所有构造器
        System.out.println("==========8==========");
        Constructor[] declaredConstructors = personClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println(declaredConstructor.getName());
        }

        //9. getPackage:以Package形式返回 包信息
        System.out.println("==========9==========");
        System.out.println(personClass.getPackage().getName());

        //10. getSuperClass:以Class形式返回父类信息
        System.out.println("==========10==========");
        System.out.println(personClass.getSuperclass().getName());

        //11. getInterfaces:以Class[]数组返回实现的接口信息
        System.out.println("==========11==========");
        Class[] interfaces = personClass.getInterfaces();
        for (Class anInterface : interfaces) {
            System.out.println(anInterface.getName());
        }

        //12. getAnnotations:以Annotation[]数组返回注解信息
        System.out.println("==========12==========");
        Annotation[] annotations = personClass.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }


    }


class A{
    public String test;

    public void test() {

    }

    public A() {
    }
}


@Deprecated
class Person extends A implements Serializable {

    public String name;
    protected int age;
    String job;
    private double salary;



    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void m1() {

    }

    protected void m2() {

    }

    void m3() {

    }

    private void m4() {

    }
}

第二组：java.lang.reflect.Field类

getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16两个修饰符是代表的数字相加 public static —>9】
getType:以Class形式返回类型
getName:返回属性名

@Test
    public void API_02() {
        Class<A> aClass = A.class;
        //1. getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
        //【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16】

        Field[] fields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("属性修饰符：" + 						                                                   Modifier.toString(field.getModifiers()));
            //2. getType:以Class形式返回类型
            System.out.println("属性类型：" +field.getType().getSimpleName());
            //3. getName:返回属性名
            System.out.println("属性名：" +field.getName());

        }


    }


class A {
    public String test1;
    private int test2;
    double test3;
    private static final int test4 = 10;
    protected String test5;

    public void test() {

    }

    public A() {
    }
}

第三组：java.lang.reflect.Method类

getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16两个修饰符是代表的数字相加 public static —>9】
getReturnType:以Class形式返回类型
getName:返回方法名
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

@Test
    public void API_03() {
        Class<Person> personClass = Person.class;

        Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
        for (Method method : declaredMethods) {
        //1. getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
        //【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16两个修饰符是代表的数字相加 public static --->9】
        //2. getReturnType:以Class形式返回类型
        //3. getName:返回方法名
        //4. getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组
            System.out.println("方法的修饰符是："+method.getModifiers());
            System.out.println("方法的返回值类型是："+method.getReturnType());
            System.out.println("方法的名字是："+method.getName());
            Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
                System.out.println("方法的参数列表是"+parameterType);
            }
        }
    }
class Person extends A implements Serializable {

    public String name;
    protected int age;
    String job;
    private double salary;


    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public static boolean m1(int a,int b,String s) {
        return true;
    }

    protected void m2() {

    }

    void m3() {

    }

    private void m4() {

    }
}

第四组：java.lang.reflect.Constructor类

getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16两个修饰符是代表的数字相加 public static —>9】
getName:返回方法名
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

@Test
    public void API_04() {
        Class<Person> personClass = Person.class;
        Constructor<?>[] declaredConstructors = personClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            //1. getModifiers:以int形式返回修饰符，一般配合Modififier.tostring使用
            //【说明：默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16两个修饰符是代表的数字相加 public static --->9】
            //2. getName:返回方法名
            //3. getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组
            System.out.println("构造器的修饰符是："+declaredConstructor.getModifiers());
            System.out.println("构造器的名字是："+declaredConstructor.getName());
            Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {

                System.out.println("构造器的参数列表是："+parameterType);
            }
        }

    }

class Person extends A implements Serializable {

    public String name;
    protected int age;
    String job;
    private double salary;

    private Person(){}

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

}

通过反射创建对象

方式一：调用类中的public修饰的无参构造器
方式二：调用类中的指定构造器
Class类相关方法

newinstance：调用类中的无参构造器，获取对应类的对象
getconstructor(Class …clazz):根据参数列表，获取对应的构造器对象
getDeclaredConstructor(Class … clazz):根据参数列表，获取对应的构造器对象

Construcor类相关方法

setAccessible: 暴破
newInstance(Object …obj):调用构造器

public class ReflectionCreateInstance {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        Class<User> userClass = User.class;

        //通过无参创建对象
        User user = userClass.newInstance();
        System.out.println(user);
        //通过有参创建对象
        Constructor<User> declaredConstructor = userClass.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
        User asd = declaredConstructor.newInstance(1, "asd");
        System.out.println(asd);

        //通过私有构造创建对象
        Constructor<User> declaredConstructor1 = userClass.getDeclaredConstructor(int.class);
        //暴破访问私有构造器
        declaredConstructor1.setAccessible(true);
        User user1 = declaredConstructor1.newInstance(22);
        System.out.println(user1);


    }
}

class User{

    private int age;
    private String name;

    public User() {
    }

    public User(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    private User(int age){
        this.age = age;
    }

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

通过反射访问类中的成员变量

根据属性名获取Field对象
Field field = clazz对象.getDeclaredField(属性名);
暴破：field.setAccessible(true);
访问
f.set(o,val)//o为想要操作的对象实例，val为值
f.get(o);//获取对象o的属性值
如果是静态属性，则set和get中的o对象可以写为null

public class ReflectAccessProperty {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class peopleClass = Class.forName("com.xinfan.chapter23.reflection.People");

        Object o = peopleClass.newInstance();

        Field field = peopleClass.getDeclaredField("age");
        field.setAccessible(true);
        field.set(o,20);

        Field moneyField = peopleClass.getDeclaredField("money");
        moneyField.setAccessible(true);
        moneyField.set(null,10000);
        Object o1 = moneyField.get(null);
        System.out.println(o1);

        Method getAge = peopleClass.getDeclaredMethod("getAge");
        Object age = getAge.invoke(o);

        System.out.println(age);
        People people = new People();
        System.out.println(People.getMoney());


    }
}

class People{
    private static int money = 100;
    private String name;
    private int age;

    public static int getMoney() {
        return money;
    }

    public static void setMoney(int money) {
        People.money = money;
    }

    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;
    }
}

通过反射访问类中的方法

根据方法名和参数列表获取Method方法对象
Method method = clazz.getDeclaredMethod(方法名,xx.class(多个))
暴破：method.setAccessible(true)
访问：method.invoke(o,实参列表)
注意：如果是静态方法，则invoke的参数o可以写成null

public class ReflectAccessMethod {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        Class<Chicken> chickenClass = Chicken.class;
        Chicken chicken = chickenClass.newInstance();

        Method hi = chickenClass.getDeclaredMethod("hi");
        hi.setAccessible(true);
        hi.invoke(chicken);

        Method eat = chickenClass.getDeclaredMethod("eat",int.class);
        eat.invoke(null,2);
    }
}

class Chicken{


    private void hi() {
        System.out.println("小鸡叽叽喳喳叫");
    }

    public static void eat(int count) {
        System.out.println("小鸡自己吃了"+count+"次东西");
    }

}