java反射

1、定义

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方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

JAVA反射（放射）机制：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C++，Java，C#不是动态语言。但是JAVA有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection，用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。

换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class，获悉其完整构造（但不包括methods定义），并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。

2、类加载器

java反射的核心功能是由类加载器完成的。首先需要了解java类加载的过程，主要分为三个阶段：

1、加载

查找并加载类的二进制数据，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。

2、链接

验证：确保被加载类的正确性；
准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；
解析：把类中的符号引用转换为直接引用

3、初始化

为类的静态变量赋予正确的初始值。

一个类何时才会被初始化呢？

  1. 用new关键字创建类的实例
  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.exe命令来运行某个主类

类加载器的组成

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

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
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。

3、Class类

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。

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。

获取一个类的Class对象有三种方式：

     1、通过Object类中的getObject()方法

Person p = new Person();
Class c = p.getClass();

     2 、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;

    3、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");

     详细代码演示：

/*
 * 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.hl_Reflect.Person");// 包名.类名
		System.out.println("c3 = " + c3);
	}
}

Person类

package com.hl_Reflect;
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、通过反射，可以获取一个类的所有构造方法

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：
 返回一个构造方法
     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
     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)
 返回多个构造方法
     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)

       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.hl_Reflect.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);
	}
}

以上构造方法的打印结果，将会是包名+构造方法名

通过反射获取到类对象，获取到了构造方法，我们就可以用构造方法来创建类对象了

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.hl_Reflect.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);
	}
}

以上是获取公有的构造方法，如果想获得私有的构造方法，还需要加一些步骤。

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：
 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)

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.hl_Reflect.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);
		
	}
}

2、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。

    返回一个成员变量：

 public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量
 public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量

    返回多个成员变量

 public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
 public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)

代码演示：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

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.hl_Reflect.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("小明");
		//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, "凯利广场");
		
		System.out.println("------------------------");
		System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
		System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
		System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
	}
}

3、通过反射获取成员方法

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

 返回获取一个方法：
 public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

  获取public 修饰的方法
  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

   返回获取多个方法：
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)

public class MethodDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
		//获取Class对象
		Class c = Class.forName("com.hl_Reflect.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);
	}
}

调用对象private的方法演示

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.hl_Reflect.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("小明", 23, "哈尔滨");
		//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);
	}
}

4、反射的应用举例

1、实现泛型删除

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

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);
	}
}

2、反射配置文件

 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.hl_Reflect.Person
methodName=method5

    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("小明", 20, "中国");
		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);
	}
}