【反射快速入门、反射调用优化、Class类常用方法】

有意思比有意义本身更有意义

已于 2023-08-24 16:48:32 修改

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分类专栏： Java反射文章标签： java

于 2023-08-23 21:59:35 首次发布

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4.1 获取公有的、私有的Field、Method、Constructor

4.1.1 java.lang.reflect.Field类

4.1.2 java.lang.reflect.Method类

4.1.3 java.lang.reflect.Constructor类

4.2 反射爆破构造器【创建实例】

4.2.1 获取公有构造器，利用公有构造器，创建实例

4.2.2 获取私有构造器，对私有构造器进行暴破，创建实例编辑

4.3 反射爆破属性

4.4 反射爆破方法

1. 反射快速入门

1. 需求

根据配置文件 re.properties的信息，创建指定对象并调用指定方法

在这里插入图片描述

2. 运用反射

注意：在java1.9版本中，class.newInstance()已经被弃用，取而代之的是class.getDeclaredConstructor().newInstance()

class.newInstance()
会直接调用该类的无参构造函数进行实例化

class.getDeclaredConstructor().newInstance()
getDeclaredConstructor()方法会根据他的参数对该类的构造函数进行搜索并返回对应的构造函数，没有参数就返回该类的无参构造函数，然后再通过newInstance进行实例化。

//1.声明或获取所要反射的类的全路径
String classfullpath = "com.example.chapter23.reflection.Cat";

//2.加载类，返回Class类型的对象cls
Class cls = Class.forName(classfullpath);

//3.通过cls得到加载的类com.wahaha.Cat的对象实例
Object o1 = cls.newInstance();//该使用在java1.9版本已被弃用，因为是直接调用无参构造函数创建实例
Object o2 = cls.getDeclaredConstructor(String.class,Integer.class,String.class)
.newInstance("艾斯", 18, "渐变灰");//取而代之的是这个方法，它会根据参数对该类的构造函数进行搜索并返回对应的构造函数，没有参数就返回该类的无参构造函数

System.out.println("o1的运行类型是：" + o1.getClass());//o1的运行类型是：class com.example.chapter23.reflection.Cat
System.out.println("o2的运行类型是：" + o2.getClass());//o2的运行类型是：class com.example.chapter23.reflection.Cat
System.out.println("o1的对象实例：" + o1);//o1的对象实例：Cat(name=null, age=null, color=null)
System.out.println("o2的对象实例：" + o2);//o2的对象实例：Cat(name=艾斯, age=18, color=渐变灰)

2. 反射原理图

1.反射机制允许程序在执行期间借助于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Class对象就像一面镜子，通过这个镜子看到类的结构，所以，形象地称之为：反射

在这里插入图片描述

2.1 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，Field对象表示某个类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法，表示构造器

在这里插入图片描述

2.1 反射优点和缺点

优点：可以动态地创建和使用对象，是框架底层核心；
缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响；

在这里插入图片描述

2.1.1 反射调用优化-关闭访问检查

1.Method和Field，Constructor对象都有setAccessible()方法；
Field

在这里插入图片描述

Method

在这里插入图片描述

Constructor

在这里插入图片描述

2.setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关；
3.参数为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；

在这里插入图片描述

3. Class类分析

1.Class也是类，因此也继承Object类; 在这里插入图片描述

2.Class类对象不是new出来的，而是系统创建的，loadClass类; 在这里插入图片描述

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；在这里插入图片描述

4.每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成；
5.通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API；

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[默认]构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类、基本类型等)名称
Class [] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Class getSuperclass()	返回表示此Class的实体的超类的Class
Constructor[] getConstructor()	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…)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

6.Class对象是存放在堆的；
7.类的字节码是二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据；

3.1 Class类常用方法

public class Class02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        String classAllPath = "com.zzw.Car";
        //1. 获取Car类 对应的Class对象
        //<?> 表示不确定的java类型
        Class<?> cls = Class.forName(classAllPath);
        //2. 输出cls
        System.out.println(cls);//显示cls对象，是哪个类的Class对象，com.zzw.Car
        System.out.println(cls.getClass());//java.lang.Class
        //3. 得到包名
        System.out.println("包名:" + cls.getPackage().getName());//包名 com.zzw
        //4. 得到全类名
        System.out.println("全类名:" + cls.getName());//全类名 com.zzw.Car
        //5. 通过cls创建对象实例
        Car car = (Car) cls.newInstance();
        System.out.println(car);
        //6. 通过反射获取属性 brand
        Field brand = cls.getField("brand");
        System.out.println(brand.get(car));//宝马
        //7. 通过反射给属性赋值
        brand.set(car, "奔驰");
        System.out.println(brand.get(car));//奔驰
        //8. 得到所有的属性
        Field[] fields = cls.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.getName());
        }
    }
}

3.2 获取Class类对象【六种】

在这里插入图片描述
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异常；
应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类；在底层的xml文件中用的多！
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；
应用场景：多用于参数传递
比如：cls.getConstructor(String.class,int.class)
3.对象.getClass()
应用场景：有对象实例
4.通过类加载器来获取类的Class对象

在这里插入图片描述
5.基本数据类型获得Class类对象
6.基本数据类型对应的包装类，通过.TYPE 得到Class类对象

在这里插入图片描述

3.3 哪些类型有class对象

3.4 动态和静态加载

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；

1.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；在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
2.动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类也不会报错，降低了依赖性；

在这里插入图片描述

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

3.5 类加载流程图

写源代码，源代码进行编译，得到了它的字节码文件，运行时对字节码文件进行加载，类加载时分了三个阶段：
先加载Loading、然后连接Linking（连接里面又分成验证(verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution) ，验证阶段主要是对文件进行安全的校验，比如文件的格式、源数据验证是否正确、字节码是否正确、符号引用是否正确；准备阶段主要给静态变量分配内存(默认初始化)，并且完成静态变量的默认初始化；解析阶段主要功能：虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用）、初始化是真正执行在类中定义的java代码(比如静态代码块，静态变量的指定显示赋值，)、初始化initialization(指定显示初始化)、
类加载完成之后，在内存中会产生两个重要的部分，一个在方法区里面，它会把字节码以二进制的形式保存起来，同时，在堆区，还会生成字节码对应的数据结构，其实就是我们所说的类的Class对象，方法区和堆区之间还有个引用，那么它们之间就体现了一个反射机制。
总结：类加载阶段分为了五个小步骤，类加载后内存的布局就是在方法区生成了类的字节码二进制数据，这个就是源数据；而堆区里面生成的类的Class对象，就是一些数据结构，是数据的访问入口。

3.5.1 类加载各阶段完成任务

在这里插入图片描述在类加载的三个阶段里面，
第一个阶段就是加载，他会将类的Class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，此过程由类的加载器完成；
第二个阶段就是连接，分成了三个小的阶段，验证、准备、解析，第二个阶段连接做完之后，将类的二进制数据合并到JRE运行环境中；
第三个阶段就是初始化，加载和连接阶段是由JVM虚拟机控制的，而初始化阶段就是由程序员控制的，比如静态代码块里写什么东西，全部由程序员控制，可以输出一条语句，或者对某个静态变量进行初始化；（注意：这是类的加载阶段，不是创建阶段）

3.5.2 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，甚至是网络）转化为二进制字节流加载到内存中，并生成一个代表该类的java.lang.Class对象；

3.5.3 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验证；
可以考虑使用 -Xverify: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；

3.5.4 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；在这里插入图片描述

3.5.5 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。

3.5.6 初始化

1.到初始化阶段，才是真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行<clinit>()方法的过程；
2.<clinit>()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，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；

在这里插入图片描述
3.虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁、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，其它线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行<clinit>()完毕。在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4. 获取类结构信息

4.1 获取公有的、私有的Field、Method、Constructor

在这里插入图片描述

4.1.1 java.lang.reflect.Field类

1.getModifiers: 以int形式返回修饰符

【默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16】

public(1) + static(8) = 9

2.getType：以Class形式获取返回类型

3.getName：返回属性名

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4.1.2 java.lang.reflect.Method类

getModifiers: 以int形式返回修饰符【默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16；
getReturnType: 以Class形式获取返回类型；
getName：返回方法名（全类名）
getParameterTypes：以Class[]类型返回参数类型数组

4.1.3 java.lang.reflect.Constructor类

getModifiers: 以int形式返回修饰符【默认修饰符是0，public是1，private是2，protected是4，static是8，final是16；
getParameterTypes: 以Class[]返回参数类型数组；
getName：返回构造器名（全类名）

4.2 反射爆破构造器【创建实例】

4.2.1 获取公有构造器，利用公有构造器，创建实例

4.2.2 获取私有构造器，对私有构造器进行暴破，创建实例

4.3 反射爆破属性

1.根据属性名获取Field对象
Field field = class对象.getDeclaredField（属性名）
2.爆破：field.setAccessible(true);
3.访问：field.set(o, 值) 或者 field.set(null, 值）静态
System.out.println(field.get(o)); 在这里插入图片描述

class Student {//类
    public int age;
    private static String name;

    public Student() {//构造器

    }

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