第十二节 Java 反射机制

1. 反射机制概述

1.1 Java Reflection

（1）Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，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，并能直接操作任意类对象的内部属性及方法
（2）加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射

动态特性：编译的时候还不能确定构造哪个类的对象，只有运行的时候才能确定下来。



使用普通方法和反射对比示例：

public class Person {
    private String name;
    public int age;

    public Person() {
    }

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

    private Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void show(){
        System.out.println("你好我是Tom");
    }
    private String showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是："+nation);
        return nation;
    }

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

public class relfectiondemo {
    //反射之前，对于Person类的操作
    @Test
    public void test1(){
        //1.创建Person类的对象
    Person p1=new Person("Tom",12);
    //2. 通过对象调用内部属性和方法
    p1.age=10;
        System.out.println(p1.toString());
        p1.show();
        // 在Person 外部，不可以通过Person类的对象调用内部私有结构
    }
    //反射之后，对于Person类的操作
    @Test
    public void test2() throws Exception{
        Class clazz=Person.class;
        //通过反射去创建Person类的对象
        Constructor cons=clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Object obj=cons.newInstance("Tom",12);
        Person p=(Person)obj;
        System.out.println(p.toString());
        //2.通过反射来调用指定属性和方法
        //调属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p,10);
        System.out.println(p.toString());
        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);
        //通过反射是可以调用Person类的私有结构。比如：私有的构造器、方法、属性
        System.out.println("******************************************");
        Constructor cons1=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1=(Person)cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);
        //调用私有的属性和方法
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1,"LiuShuai");
        System.out.println(p1);
        System.out.println("调用私有的方法");
        Method showNation=clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation=(String) showNation.invoke(p1,"China");
        System.out.println(nation);
    }
}

两个疑问：
（1）通过new 的方式或反射的方式都可以调用公共的结构，开发中用哪个？
//建议用直接new 的方式，
//那么什么时候用反射？这就要看反射的方式、反射的特征：动态性。

如果编译的时候我们可以确定下来new哪个对象，我们就用new 的方式。如果编译的时候我们不确定new哪个，我们就用反射的方式。

比如我们客户端给服务器端去发送数据，我们服务器端是要先跑起来的，这时候我们如果客户端给我们发送Login对象，我们就可以动态的来创建Login对象，如果给我发register对象我们就可以创建register对象。

（2）反射机制与面向对象中的封装性是不是矛盾，如何看待两个技术？
不矛盾。封装性解决的是建议你去调什么的问题，而反射解决的是我能不能调的问题

2. 理解Class类并获取Class实例

2.1 java.lang.Class里面的Class类

1. 类的加载过程：程序经过javac.exe命令以后，会生出来一个或多个字节码文件（.class结尾），接着使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存，加载到内存中的这个过程就叫类的加载。加载到内存中的类就称为运行时类，此运行时类就作为Class的一个实例。
2. 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
3. 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间，在此时间内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

创建方式如下：

    @Test
    public void test3() throws ClassNotFoundException {
        //获取Class的实例
        //方式一：调用运行时类的属性 .class
//        Class<Person> clazz1=Person.class;
        Class clazz1=Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass（）方法
        Person p1=new Person();
        Class clazz2=p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);
//        方式三：调用Class类的静态方法，forName（String classPath）
//        (主要使用这个方法，因为他更好的体现动态性）
        Class clazz3=Class.forName("reflection.Person");
//        Class clazz3=Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);
        System.out.println(clazz1==clazz2);//true
        System.out.println(clazz1==clazz3);//true  都是运行时类的内存地址

        //方法四：使用类的加载器 ClassLoader
        ClassLoader classLoader=Relfectiondemo.class.getClassLoader();
        Class clazz4=classLoader.loadClass("reflection.Person");
        System.out.println(clazz1==clazz4);
    }

3. 类的加载与ClassLoader的理解

使用static{ m=30；} 和static int m=100这两个方法进行赋值时，谁在后面显示谁。

如下代码：

public class ClassLoaderTest {
    @Test
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用系统类加载器的getParent（）：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);
        //调用扩展类加载器的getParent（）：无法获取引导类加载器
        //引导类加载器主要负责核心类库的加载，无法加载自定义类的
        ClassLoader classLoader3 = classLoader2.getParent();
        System.out.println(classLoader3);


        ClassLoader classLoader4 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader4);
    }
}

效果如下：

用ClassLoader来读取配置文件：

   public void test2() throws IOException {
        Properties pros=new Properties();
        //读取配置文件的方式一
        //这种读取方式的相对路径默认是在当前的moudle下，
//        FileInputStream fis=new FileInputStream("jdbc.properties");
//        pros.load(fis);
        //读取文件的方式二
        //这种读取方式相对路径默认是在当前moulde的src下
        ClassLoader classLoader1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader1.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pros.load(is);
        String user=pros.getProperty("user");
        String pwd=pros.getProperty("password");
        System.out.println("用户名是："+user+"\r\n"+"密码是："+pwd);
    }
}

4. 创建运行时类的对象

体现动态性代码：

public class NewInstanceTest {
    //通过反射创建对应的运行时类的对象
    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class clazz=Person.class;
        /*newInstance（）：调用此方法，创建运行时类的对象。
        * 内部调用了运行时类的的空参的构造器。
        *
        * 要想用此方法正常的去创建运行时类的对象，要求
        * （1）运行时类必须提供空参的构造器
        * （2）空参构造器要有足够的的访问权限。通常设置为public。
        *
        * 在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：
        * （1）便于通过反射，创建运行时类的对象
        * （2）便于子类继承此运行时类时，默认调用super（）时，保证父类有此构造器
        * */

        Person obj = (Person)clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }

    @Test
    public void test2(){
        int num= new Random().nextInt(3);//0，1，2
        String classPath="";
        switch (num){
            case 0:
                classPath="java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath="java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath="Person";
                break;
        }
        try {
            Object obj=getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /*
    * 创建一个指定类的对象
    * classPath:指定类的全类名
    * */
    public Object getInstance(String classPath) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }
}

5. 获取运行时类的完整结构

5.1 创建类的结构与获取属性结构

public class Creatuer<T> implements Serializable {
    private char gender;
    public double weight;

    private void breath(){
        System.out.println("生物呼吸");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("生物吃东西");
    }
}


@MyAnnotation(value = "hi")
public class Person extends Creatuer<String> implements Comparable<String>,MyInterface{
    private String name;
    int age;
    public int id;
    public Person(){
    }
    @MyAnnotation(value = "abc")
    public Person(String name){
        this.name=name;
    }
    public Person(String name,int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    @MyAnnotation
    private String show(String nation){
        System.out.println("我的国籍是："+nation);
        return nation;
    }

    public String display(String interests){
        return interests;
    }
    @Override
    public int compareTo(String o) {
        return 0;
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("我是一个人");
    }
}

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//这里必须是RUNTIME才可以反射，SOURCER不可以
public @interface MyAnnotation {
    String value() default "hello";
}

public interface MyInterface {
    void info();
}

public class FieldTest {
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz=Person.class;
        //获取属性结构
        //getFields（）：获取当前运行时类及其父类声明中为public访问权限的属性
        Field[] fields=clazz.getFields();
        for (Field f:fields){
            System.out.println(f);
        }
        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields=clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f:declaredFields){
            System.out.println(f);
        }
    }

5.2 获取方法结构

public class MethodTest {
    /*
    获取运行时类的方法结构
     */
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz=Person.class;
        //getMethods()：获取当前运行时类及其父类的当中所有声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method m:methods){
            System.out.println(m);
        }
        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m:declaredMethods){
            System.out.println(m);
        }
    }
    @Test
    public void test2(){
        /*
        @Xxxx
        权限修饰符   返回值类型  方法名（参数类型1 形参1，...） throws XxxException{}*/

        //1.获取方法声明的注解
        Class clazz=Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m:declaredMethods){
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for (Annotation a:annos){
                System.out.println(a);
            }
            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers())+"\t");
            //3.返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName()+"\t");
            //4. 方法名
            System.out.print(m.getName()+"\t");
            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes==null&&parameterTypes.length==0)){
                for (int i=0;i<parameterTypes.length;i++){
                    if(i==parameterTypes.length-1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName()+"args_"+i);
                        break;
                    }
                    System.out.print(parameterTypes[i].getName()+"args_"+i+",");
                }
            }
            System.out.print(")");

            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(!(exceptionTypes==null&&exceptionTypes.length==0)){
                System.out.print("throws ");
                for(int i=0;i<exceptionTypes.length;i++){
                    if(i==exceptionTypes.length-1){
                        System.out.println(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }
                    System.out.println(exceptionTypes[i].getName()+",");
                }
            }
        }
    }
}

框架=注解+反射+设计模式

5.3 获取构造器结构和获取运行时类的父类以及接口和注解

public class OtherTest {
    /*获取构造器结构*/
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz=Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中，声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor c:constructors){
            System.out.println(c);
        }
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor c:declaredConstructors){
            System.out.println(c);
        }
    }

}
@Test
    public void test2(){
        /*获取运行时类的父类*/
        Class clazz=Person.class;
        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }
    @Test
    public void test3(){
        /*获取运行时类的带泛型的父类*/
        Class clazz=Person.class;
        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
        //获取运行时类的带泛型的父类的泛型类型
        ParameterizedType paramType=(ParameterizedType) genericSuperclass;
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
//        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

    @Test
    public void test4(){
        /*获取运行时类实现的接口*/
        Class clazz=Person.class;
        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for (Class c:interfaces){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for (Class c:interfaces1){
            System.out.println(c);
        }
    }
    @Test
    public void test5(){
        //获取运行时类所在的包
        Class clazz=Person.class;
        Package aPackage = clazz.getPackage();
        System.out.println(aPackage);
    }
    @Test
    public void test6(){
        //获取运行时类声明的注解
        Class clazz=Person.class;
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation a:annotations){
            System.out.println(a);
        }
    }
}

这里也可以用和获取方法结构类似的去获取构造器权限修饰符等等

6. 调用运行时类的指定结构

public class RedfectionTest {
    /**
     * 调用运行时类中指定的结构：属性、方法、构造器
     */
    @Test
    public void testField() throws Exception {
        Class clazz=Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p=(Person)clazz.newInstance();
        //获取指定的属性:要求运行时类中属性声明为public
        //通常不采用这种方式
        Field id = clazz.getField("id");
        //设置当前属性值
        id.set(p,1001);//参数1：指定是哪个对象的属性值，参数2：值为多少
        //获取当前属性的值，参数1：获得哪个对象的属性值
        int pId=(int)id.get(p);
        System.out.println(pId);
    }

    @Test
    public void testField1() throws Exception{
        Class clazz=Person.class;
        //创建运行时类的对象
        Person p=(Person)clazz.newInstance();
//        getDeclaredField("name"):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        //保证当前属性是可以访问的
        name.setAccessible(true);
        name.set(p,"Tom");
        System.out.println(name.get(p));
    }

    @Test
    public void testMethod() throws Exception{
        Class clazz=Person.class;
        //创建运行时类的对象(非静态要想访问，必须要有）
        Person p=(Person)clazz.newInstance();
        //获取指定的某个方法
//        getDeclaredMethod():参数1：指明获取的方法名称，  参数2：指明获取的 方法的形参列表
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
        //保证当前方法是可访问的
        show.setAccessible(true);
        //invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
        //invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值
        String china = (String)show.invoke(p, "China");
        System.out.println(china);
        System.out.println("**************如何调用静态方法********************");
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的方法没有返回值，则invoke（）方法返回null
        Object invoke = showDesc.invoke(clazz);//这里的clazz，也可以直接换成null，因为这方法是静态的
        System.out.println(invoke);
    }

    @Test
    public void testConstructor() throws Exception {
        /*如何调用运行时类中的指定的构造器*/
        Class clazz=Person.class;
        //获取指定的构造器
        //getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //保证此构造器可以访问
        constructor.setAccessible(true);
        //调用此构造器创建运行时类的对象
        Person tom = (Person)constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(tom);
    }
}

7. 反射的应用：动态代理