黑马程序员 反射

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第一讲    反射的应用场景

一、概述

反射技术：

        Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类中的所有属性和方法；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。

        简单一句话：反射技术可以对类进行解剖。

 

二、应用场景

        一个已经可以使用的应用程序，因为程序已经做好可以运行使用，不能再进行代码的加入了。而当后期我们新的功能加入程序时，该怎么做呢？就如我们的电脑一样，后期我们可能会鼠标、键盘等，所以电脑给我们预留了usb接口，只要符合这个接口规则的设备，电脑就可以通过加载驱动等操作来使用。

        那这个程序能用了，如何使用后期出现的功能类呢？

        常用的作法，会提供一个配置文件，来供以后实现此程序的类来扩展功能。对外提供配置文件，让后期出现的子类直接将类名字配置到配置文件中即可。该应用程序直接读取配置文件中的内容。并查找和给定名称相同的类文件。进行如下操作：

        1）加载这个类。

        2）创建该类的对象。

        3）调用该类中的内容。

       应用程序使用的类不确定时，可以通过提供配置文件，让使用者将具体的子类存储到配置文件中。然后该程序通过反射技术，对指定的类进行内容的获取。

        好处：反射技术大大提高了程序的扩展性。

 

第二讲     反射涉及的对象

一、概述

        反射就是把Java类中的各种成分映射成相应的java类。

        例如，一个Java类中用一个Class类的对象来表示，一个类中的组成部分：成员变量，方法，构造方法，包等等信息也用一个个的Java类来表示。就像汽车是一个类，汽车中的发动机，变速箱等等也是一个个的类。表示java类的Class类显然要提供一系列的方法，来获得其中的变量，方法，构造方法，修饰符，包等信息，这些信息就是用相应类的实例对象来表示，它们是Field、Method、Contructor、Package等等。

        一个类中的每个成员都可以用相应的反射API类的一个实例对象来表示，通过调用Class类的方法可以得到这些实例对象后，得到这些实例对象后有什么用呢？怎么用呢？这正是学习和应用反射的要点。

 

二、反射的基石——Class类

1、所有的类文件都有共同属性，所以可以向上抽取，把这些共性内容封装成一个类，这个类就叫Class（描述字节码文件的对象）。

         Class类中就包含属性有field（字段）、method（方法）、construction（构造函数）。

        而field中有修饰符、类型、变量名等复杂的描述内容，因此也可以将字段封装称为一个对象。用来获取类中field的内容，这个对象的描述叫Field。同理方法和构造函数也被封装成对象Method、Constructor。要想对一个类进行内容的获取，必须要先获取该字节码文件的对象。该对象是Class类型。

        Class类描述的信息：类的名字，类的访问属性，类所属于的包名，字段名称的列表，方法名称的列表等。每一个字节码就是class的实例对象。如：classcls=Data.class;

小知识：什么叫字节码？

        当源程序中用到类时，首先要从硬盘把这个类的那些二进制代码，一个类编译成class放在硬盘上以后，就是一些二进制代码，要把这些二进制代码加载到内存中里面来，再用这些字节码去复制出一个一个对象来。

2、Class和class的区别

        1）class：Java中的类用于描述一类事物的共性，该类事物有什么属性，没有什么属性，至于这个属性的值是什么，则由此类的实例对象确定，不同的实例对象有不同的属性值。

        2）Class：指的是Java程序中的各个Java类是属于同一类事物，都是Java程序的类，这些类称为Class。例如人对应的是Person类，Java类对应的就是Class。Class是Java程序中各个Java类的总称；它是反射的基石，通过Class类来使用反射。

3、获取Class对象的三种方式

        加载XX.class文件进内存时就被封装成了对象，该对象就是字节码文件对象。如何获取Class对象呢？

方式一：

        通过对象的getClass方法进行获取。

        如：Class clazz=new Person().getClass();//Person是一个类名

        麻烦之处：每次都需要具体的类和该类的对象，以及调用getClass方法。

方式二：

        任何数据类型都具备着一个静态的属性class，这个属性直接获取到该类型的对应Class对象。

        如：Class clazz=Person.class;//Person是一个类名

        比第一种较为简单，不用创建对象，不用调用getClass方法，但是还是要使用具体的类，和该类中的一个静态属性class完成。

方式三：

        这种方式较为简单，只要知道类的名称即可。不需要使用该类，也不需要去调用具体的属性和行为。就可以获取到Class对象了。

        如：Class clazz=Class.forName("包名.Person");//Person是一个类名

        这种方式仅知道类名就可以获取到该类字节码对象的方式，更有利于扩展。

注：

        1、九个预定义的Class：

                1）包括八种基本类型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）的字节码对象和一种返回值为void类型的void.class。

                2）Integer.TYPE是Integer类的一个常量，它代表此包装类型包装的基本类型的字节码，所以和int.class是相等的。基本数据类型的字节码都可以用与之对应的包装类中的TYPE常量表示

        2、只要是在源程序中出现的类型都有各自的Class实例对象，如int[].class。数组类型的Class实例对象，可以用Class.isArray()方法判断是否为数组类型的。

4、Class类中的方法

        static Class forName(String className)

        返回与给定字符串名的类或接口的相关联的Class对象。

        Class getClass()

        返回的是Object运行时的类，即返回Class对象即字节码对象

        Constructor getConstructor()

        返回Constructor对象，它反映此Class对象所表示的类的指定公共构造方法。

        Field getField(String name)

        返回一个Field对象，它表示此Class对象所代表的类或接口的指定公共成员字段。

        Field[] getFields()

        返回包含某些Field对象的数组，表示所代表类中的成员字段。

        Method getMethod(String name,Class… parameterTypes)

        返回一个Method对象，它表示的是此Class对象所代表的类的指定公共成员方法。

        Method[] getMehtods()

        返回一个包含某些Method对象的数组，是所代表的的类中的公共成员方法。

        String getName()

        以String形式返回此Class对象所表示的实体名称。

        String getSuperclass()

        返回此Class所表示的类的超类的名称

        boolean isArray()

        判定此Class对象是否表示一个数组

        boolean isPrimitive()

        判断指定的Class对象是否是一个基本类型。

        T newInstance()

        创建此Class对象所表示的类的一个新实例。

5、通过Class对象获取类实例

        通过查看API我们知道，Class类是没有构造方法的， 因此只能通过方法获取类实例对象。之前我们用的已知类，创建对象的做法：

        1）查找并加载XX.class文件进内存，并将该文件封装成Class对象。

        2）再依据Class对象创建该类具体的实例。

        3）调用构造函数对对象进行初始化。

             如：Person p=new Person();

 现在用Class对象来获取类实例对象的做法：

        1）查找并加载指定名字的字节码文件进内存，并被封装成Class对象。

        2）通过Class对象的newInstance方法创建该Class对应的类实例。

        3）调用newInstance()方法会去使用该类的空参数构造函数进行初始化。

             如：

                     String className="包名.Person";

                     Class clazz=Class.forName(className);

                     Object obj=clazz.newInstance();

示例：

[java] view plaincopy

//Person类  

package cn.itheima;  

  

public class Person {  

    private String name;  

    public int age;  

    public Person(){  

        System.out.println("Person is run");  

    }  

    public Person(String name,int age){  

        this.age=age;  

        this.name=name;  

    }  

      

    public String toString(){  

        return name+":"+age;  

    }  

}  

//示例  

package cn.itheima;  

  

public class CreateClassDemo {  

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

        createPersonClass();  

    }  

    //通过Class对象创建类实例方法  

    public static void createPersonClass() throws Exception{  

        //获取Person类的Class对象  

        String className="cn.itheima.Person";  

        Class clazz=Class.forName(className);  

        //通过newInstance方法获取类的无参构造函数实例  

        Person p=(Person)clazz.newInstance();  

    }  

}  

 

三、Constructor类

1、概述

        如果指定的类中没有空参数的构造函数，或者要创建的类对象需要通过指定的构造函数进行初始化。这时怎么办呢？这时就不能使用Class类中的newInstance方法了。既然要通过指定的构造函数进行对象的初始化。就必须先获取这个构造函数——Constructor。Constructor代表某个类的构造方法。

2、获取构造方法：

        1）得到这个类的所有构造方法：如得到上面示例中Person类的所有构造方法

              Constructor[] cons = Class.forName(“cn.itheima.Person”).getConstructors();

        2）获取某一个构造方法：

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

3、创建实例对象：

        1）通常方式：Person p = new Person(“lisi”,30);

         2）反射方式：Person p= (Person)con.newInstance(“lisi”,30);

注：

        1、创建实例时newInstance方法中的参数列表必须与获取Constructor的方法getConstructor方法中的参数列表一致。

         2、newInstance()：构造出一个实例对象，每调用一次就构造一个对象。

         3、利用Constructor类来创建类实例的好处是可以指定构造函数，而Class类只能利用无参构造函数创建类实例对象。

示例：

[java] view plaincopy

//接上面的示例  

//通过Constructor对象来创建类实例方法  

public static void createPersonClass_2() throws Exception{  

    //获取Person类的Class对象  

    String className="cn.itheima.Person";  

    Class clazz=Class.forName(className);  

    //Class clazz=Person.class;  

          

    //获取指定构造函数的类实例  

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

    Person p=(Person) con.newInstance("lisi",30);  

    System.out.println(p.toString());  

}  

 

四、Field类

1、Field类代表某个类中一个成员变量

2、方法

       Field getField(String s);//只能获取公有和父类中公有

        Field getDeclaredField(String s);//获取该类中任意成员变量，包括私有

        setAccessible(ture);

        //如果是私有字段，要先将该私有字段进行取消权限检查的能力。也称暴力访问。

        set(Object obj, Object value);//将指定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值。

        Object get(Object obj);//返回指定对象上Field表示的字段的值。

示例：

[java] view plaincopy

//接上示例  

//获取Person对象的成员变量  

public static void getPersonField() throws Exception{     

//如果想要给该变量赋值，必须先要有对象。  

    Class clazz=Class.forName("cn.itheima.Person");  

    Person p=(Person)clazz.newInstance();  

          

    //获取所以的成员变量  

    Field[] fs=clazz.getFields();  

    for(Field f:fs){  

        System.out.println(f);  

    }  

          

    //获取指定的成员变量  

    Field fage=clazz.getField("age");  

    Field fname=clazz.getDeclaredField("name");  

          

    //显示改变后的值  

    fage.set(p, 20);  

    System.out.println(fage.get(p));  

          

    //暴力访问私有变量  

    fname.setAccessible(true);  

    fname.set(p, "zhangsan");  

    System.out.println(fname.get(p));  

}  

 

五、Method类

1、概述：Method类代表某个类中的一个成员方法。调用某个对象身上的方法，要先得到方法，再针对某个对象调用。

2、专家模式：谁调用这个数据，就是谁在调用它的专家。

如人关门：

        调用者：是门调用关的动作，对象是门，因为门知道如何执行关的动作，通过门轴之类的细节实现。

        指挥者：是人在指挥门做关的动作，只是给门发出了关的信号，让门执行。

        总结：变量使用方法，是方法本身知道如何实现执行的过程，也就是“方法对象”调用方法，才执行了方法的每个细节的。

3、方法

        Method[] getMethods();//只获取公共和父类中的方法。

        Method[] getDeclaredMethods();//获取本类中包含私有。

        Method   getMethod("方法名"，参数.class（如果是空参可以写null）);

        Object invoke(Object obj ,参数);//调用方法

        如果方法是静态，invoke方法中的对象参数可以为null。

如：

获取某个类中的某个方法：（如String str =”abc”）

        1）通常方式：str.charAt(1)

        2）反射方式：

                                  Method charAtMethod =Class.forName(“java.lang.String”).getMethod(“charAt”,int.class);

                                  charAtMethod.invoke(str,1);

说明：如果传递给Method对象的invoke()方法的第一个参数为null，说明Method对象对应的是一个静态方法

4、用反射方式执行某个main方法：

        首先要明确为何要用反射：在写源程序时，并不知道使用者传入的类名是什么，但是虽然传入的类名不知道，而知道的是这个类中的方法有main这个方法。所以可以通过反射的方式，通过使用者传入的类名（可定义字符串型变量作为传入类名的入口，通过这个变量代表类名），内部通过传入的类名获取其main方法，然后执行相应的内容。

此时会出现下面的问题：

        启动Java程序的main方法的参数是一个字符串数组，即public static void main(String[] args)，通过反射方式来调用这个main方法时，如何为invoke方法传递参数呢？按jdk1.5的语法，整个数组是一个参数，而按jdk1.4的语法，数组中的每个元素对应一个参数，当把一个字符串数组作为参数传递给invoke方法时，javac会到底按照哪种语法进行处理呢？jdk1.5肯定要兼容jdk1.4的语法，会按jdk1.4的语法进行处理，即把数组打散成为若干个单独的参数。所以，在给main方法传递参数时，不能使用代码mainMethod.invoke(null,new String[]{“xxx”})，javac只把它当作jdk1.4的语法进行理解，而不把它当作jdk1.5的语法解释，因此会出现参数类型不对的问题。

解决办法：

                   mainMethod.invoke(null,new Object[]{new String[]{"xxx"}});

                   mainMethod.invoke(null,(Object)new String[]{"xxx"});

        这两种方式编译器会作特殊处理，编译时不把参数当作数组看待，也就不会数组打散成若干个参数了。

示例一：

[java] view plaincopy

//接上示例  

//获取Person类中的方法  

public static void getPersonMethod() throws Exception{  

    //如果想要获取方法，必须先要有对象。  

    Class clazz=Class.forName("cn.itheima.Person");  

    Person p=(Person)clazz.newInstance();  

          

    //获取所以方法  

    Method[] mes=clazz.getMethods();//只获取公共的和父类中的。  

    //mes=clazz.getDeclaredMethods();//获取本类中包含私有。  

    for(Method me:mes){  

        System.out.println(me);  

    }  

          

    //获取单个方法  

    Method me=clazz.getMethod("toString", null);  

    Object returnVaule=me.invoke(p, null);  

    System.out.println(returnVaule);      

}  

 

示例二：

        写一个程序，这个程序能够根据用户提供的类名，去执行该类中的main方法。

[java] view plaincopy

package cn.itheima;  

//定义一个测试类  

class Test{  

    public static void main(String[] args){  

        for(String arg : args){  

            System.out.println(arg);  

        }  

    }  

}  

//用反射方式根据用户提供的类名，去执行该类中的main方法。  

import java.lang.reflect.Method;  

  

public class PerformedMain{  

  

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

        //普通方式  

        Test.main(new String[]{"123","456","789"});  

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

                  

        //反射方式  

        String className=args[0];  

        Class clazz=Class.forName(className);  

                  

        Method methodMain=clazz.getMethod("main",String[].class);  

        //方式一：强制转换为超类Object，不用拆包  

        methodMain.invoke(null, (Object)new String[]{"123","456","789"});  

        //方式二：将数组打包，编译器拆包后就是一个String[]类型的整体   

        methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"123","456","789"}});  

    }  

注：此示例用eclipse运行时，需要在Run As——>RunConfigurations——>Arguments——>Program arguments中添加要执行的类名，如：cn.itheim.Test。

练习：

[java] view plaincopy

package cn.itheima.test;  

  

import java.io.File;  

import java.io.FileInputStream;  

import java.util.Properties;  

  

public class ReflectTest {  

  

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

          

        /* 

         *笔记本电脑使用usb设备  

         */  

           

        NoteBook computer=new NoteBook();  

        computer.run();  

          

        //关联配置文件  

        File file=new File("usb.properties");  

        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  

        //将配置文件信息缓存到集合中  

        Properties ps=new Properties();  

        ps.load(fis);  

        //System.out.println(ps.size());  

        for(int x=1;x<=ps.size();x++){  

            String className=ps.getProperty("usb"+x);//获取配置文件中类名  

            Class clazz=Class.forName(className);//获取类的Class对象  

            USB usb=(USB)clazz.newInstance();//得到类实例  

            computer.useUSB(usb);//开始使用  

              

        }  

        fis.close();//关流  

    }  

}  

  

//USB 接口  

public interface USB {  

    void open();  

    void close();  

}  

//笔记本电脑  

public class NoteBook {  

    public void run(){  

        System.out.println("NoteBook is run");  

    }  

      

    public void useUSB(USB usb){  

        if(usb!=null){  

            usb.open();  

            usb.close();  

        }  

    }  

}  

//鼠标  

public class MouseUSB implements USB {  

    @Override  

    public void open() {  

        System.out.println("Mouse is use");  

    }  

    @Override  

    public void close() {  

        System.out.println("Mouse is close");  

    }  

}  

//键盘  

public class KeyUSB implements USB {  

    @Override  

    public void open() {  

        System.out.println("Key is use");  

    }  

    @Override  

    public void close() {  

        System.out.println("Key is close");  

    }  

}  

配置文件：

                usb.properties

                usb1=cn.itheima.test.MouseUSB

                usb2=cn.itheima.test.KeyUSB

注：此练习中，配置文件要存在工程中：工程名——>新建File

 

六、数组的反射

1、具有相同维数和元素类型的数组属于同一个类型，即具有相同的Class实例对象。数组字节码的名字：有[和数组对应类型的缩写，如int[]数组的名称为：[I

2、Object[]与String[]没有父子关系，Object与String有父子关系，所以new Object[]{“aaa”,”bb”}不能强制转换成new String[]{“aaa”,”bb”}; Object x =“abc”能强制转换成String x =“abc”。

3、如何得到某个数组中的某个元素的类型，

        例：

              int a = new int[3]；Object[] obj=new Object[]{”ABC”,1};

        无法得到某个数组的具体类型，只能得到其中某个元素的类型，

        如：

               Obj[0].getClass().getName()得到的是java.lang.String。

4、Array工具类用于完成对数组的反射操作。

        Array.getLength(Object obj);//获取数组的长度

        Array.get(Object obj,int x);//获取数组中的元素

5、基本类型的一维数组可以被当作Object类型使用，不能当作Object[]类型使用；非基本类型的一维数组，既可以当做Object类型使用，又可以当做Object[]类型使用。

示例：

[java] view plaincopy

package cn.itheima.Demo;  

  

import java.lang.reflect.Array;  

import java.util.Arrays;  

  

public class ArrayReflect {  

    public static void main(String[] args) {  

        int [] a1 = new int[]{1,2,3};  

        int [] a2 = new int[4];  

        int[][] a3 = new int[2][3];  

        String [] a4 = new String[]{"a","b","c"};  

        System.out.println(a1.getClass().equals(a2.getClass()));//true  

    System.out.println(a1.getClass().equals(a3.getClass()));//false  

    System.out.println(a1.getClass().equals(a4.getClass()));//false  

    System.out.println(a1.getClass().getName());//[I  

    System.out.println(a4.getClass().getName());//[Ljava.lang.String;  

    System.out.println(a1.getClass().getSuperclass());//class java.lang.Object  

    System.out.println(a4.getClass().getSuperclass());//class java.lang.Object  

          

        Object obj1=a1;  

        Object obj2=a3;  

        Object obj3=a4;  

          

//      Object[] obj11=a1;//这样是不行的，因为a1中的元素是int类型，基本数据类型不是Object  

        Object[] obj13=a3;  

        Object[] obj14=a4;//这样可以，因为String数组中的元素属于Object  

          

        System.out.println(a1);//[I@4caaf64e  

        System.out.println(a4);//[Ljava.lang.String;@6c10a234  

        System.out.println(Arrays.asList(a1));//[I@4caaf64e  

        System.out.println(Arrays.asList(a4));//[a, b, c]  

          

        /* Arrays.asList()方法处理int[]和String[]时的差异。 

         * 打印Arrays.asList(a1);还是跟直接打印a1是一样的 

            打印Arrays.asList(a4);就会把a3的元素打印出来。 

            这是因为此方法在JDK1.4版本中，接收的Object类型的数组， 

            而a3可以作为Object数组传入。但是a1不可以作为Object数组传入，所以只能按照JDK1.5版本来处理。 

            在JDK1.5版本中，传入的是一个可变参数，所以a1就被当作是一个object，也就是一个参数， 

            而不是数组传入，所以打印的结果还是跟直接打印a1一样。 

         */  

          

        //Array工具类用于完成对数组的反射操作。如打印任意数值  

        printObject(a1);  

        printObject(a4);  

        printObject("abc");  

          

    }  

    //打印任意数值  

    private static void printObject(Object obj) {  

        Class clazz=obj.getClass();  

        //如果传入的是数组，则遍历  

        if(clazz.isArray()){  

            int len =Array.getLength(obj);//Array工具类获取数组长度方法  

            for(int x=0;x<len;x++){  

                System.out.println(Array.get(obj, x));//Array工具获取数组元素  

            }  

        }  

        else  

            System.out.println(obj);  

    }  

}