玩转Java反射机制-阿里云开发者社区

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为什么需要反射？------反射是框架的灵魂

1 一个需求引入反射

需求：

1.根据配置文件reflect.peoperties的内容创建Student对象并调用sayHello()方法

classname=org.ymx.Student
methodname=sayHello

这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下来控制程序，也符合设计模式的ocp原则(开闭原则:不修改源码,扩容功能)

2 反射机制

2.1 Reflection 简介

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
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,透过这个镜子看到类的结构,所以,形象的称之为:反射

2.2 反射原理示意图

2.3 反射机制可以实现的功能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
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

2.4 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,Constructor对象表示构造器
这些类在java.lang.reflect

2.5 反射机制的优缺点

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撑。

缺点：

使用反射基本是解释执行,对执行速度有影响

2.6 反射的简单调优

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible0方法
setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
参数值为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

3 Class类

3.1 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
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
每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
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
Class对象是存放在堆的
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)

3.2 Class常用方法

方法名	功能说明
static Class forName(String name)	返回指定全类名的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()	返回此Class对象所表示的实体名称，包括类、接口等
Class[] getInterfaces()	获取当前对象的接口
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()	返回该类的全部构造方法数组
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象数组
Method getMethod(String name,Class… paramTypes)	返回一个Method对象，此对象的形势参数类型为paramType

3.3 应用实例

项目结构：

配置文件内容：

classname=org.ymx.Student

代码：

Student.java

/**
 * @desc: Student实体类
 * @author: YanMingXin
 * @create: 2021/9/1-17:10
 **/
public class Student {
    private Integer id;
    private String name;
    private Integer age;
    public Student() {
    }
    public Student(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public Student(Integer id, String name, Integer age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

Test01.java

/**
 * @desc: 测试反射
 * @author: YanMingXin
 * @create: 2021/9/1-17:17
 **/
public class Test01 {
    private static final String FILE_PATH = "src/main/resources/reflect.propertise";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //0 读取配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream(FILE_PATH));
        String property = properties.getProperty("classname");
        //开始操作
        //获取类
        Class<?> clazz = Class.forName(property);
        //获取类名
        String name = clazz.getName();
        System.out.println("类名：" + name);
        //获取超类名
        String superClazz = clazz.getSuperclass().getName();
        System.out.println("超类名" + superClazz);
        //获取全部的构造方法
        Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor.toString());
        }
        //获取全部的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.toString());
        }
        //获取全部方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method.toString());
        }
    }
}

输出：

4 获取Class对象的几种方式

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()获取，可能抛出ClassNotFoundException，实例:Class cls1 =Class.forName( "java.lang.Cat” );
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，程序性能最高实例:Class cls2 = Cat.class;
应用场景:多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象.
前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，实例:Class clazz =对象.getClasso://运行类型
应用场景:通过创建好的对象，获取Class对象.
其他方式
ClassLoader cl=对象.getClass(0.getClassLoader0:Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);
基本数据类型(int, char,boolean,float,double,byte,long, short)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，可以通过.TYPE得到Class类对象
Class cls =包装类.TYPE

5 哪些类型有Class对象

5.1 概述

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

5.2 代码演示

public static void main(String[] args) {
    //外部类
    Class<String> cls1 = String.class;
    //接口
    Class<Serializable> cls2 = Serializable.class;
    //数组
    Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;
    //二维数组
    Class<float[][]> cls4 = float[][].class;
    //注解
    Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;
    //枚举
    Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
    //基本数据类型
    Class<Integer> cls7 = int.class;
    //void 数据类型
    Class<Void> cls8 = void.class;
    //Class
    Class<Class> cls9 = Class.class;
    System.out.println(cls1);
    System.out.println(cls2);
    System.out.println(cls3);
    System.out.println(cls4);
    System.out.println(cls5);
    System.out.println(cls6);
    System.out.println(cls7);
    System.out.println(cls8);
    System.out.println(cls9);
}

运行结果：

6 类加载

6.1 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:运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，则不报错，降低了依赖性
举例说明
没有Teacher类，编译报错

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    System.out.println("请输入1：静态创建Teacher对象 2：反射创建Teacher对象");
    String next = scanner.next();
    if (next == "1") {
        Teacher teacher = new Teacher();
    } else if (next == "2") {
        Class<?> teacher = Class.forName("Teacher");
    }
}

反射下，即使没有Teacher类，编译也不会报错

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    System.out.println("请输入1：静态创建Teacher对象 2：反射创建Teacher对象");
    String next = scanner.next();
    if (next == "1") {
        //Teacher teacher = new Teacher();
    } else if (next == "2") {
        Class<?> teacher = Class.forName("Teacher");
    }
}

6.2 类加载的时机和过程

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

加载过程：

各阶段完成任务：

6.3 加载过程——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

6.4 加载过程——链接阶段

（1）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[举例说明]
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。

（2）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、OL、null、false等)。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配

public class A{
    //1. n1 是实例属性, 不是静态变量，因此在准备阶段，是不会分配内存 
    //2. n2 是静态变量，分配内存 n2 是默认初始化 0 ,而不是 20 
    //3. n3 是 static final 是常量, 他和静态变量不一样, 因为一旦赋值就不变 n3 = 30 
    public int n1 = 10; 
    public static int n2 = 20; 
    public static final int n3 = 30; 
}

（3）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。

6.5 加载过程——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0方法的过程。
0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。
虚拟机会保证一个类的()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0方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行0方法完毕[debug源码]

7 通过反射获取类的全部结构

7.1 获取类

getName:获取全类名
getSimpleName:获取简单类名
getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
getDeclaredFields:获取本类中所有属性
getMethods:获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
getConstructors:获取本类所有public修饰的构造器
getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
getPackage:以Package形式返回包信息
getSuperClass:以Class形式返回父类信息
getlnterfaces:以Class0形式返回接口信息
getAnnotations:以Annotation0形式返回注解信息

7.2 获取属性

getModifiers: 以int形式返回修饰符
[说明: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
getType:以Class形式返回类型
getName:返回属性名

7.3 获取方法

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

7.4 获取构造函数

getModifiers: 以int形式返回修饰符
getName:返回构造器名(全类名)
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

7.5* 代码演示

public class ReflectionUtils {
    public static void main(String[] args) {
    }
    @Test
    public void api_02() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //得到Class对象
        Class<?> personCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Person");
        //getDeclaredFields:获取本类中所有属性
        //规定 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[] declaredFields = personCls.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName()
                    + " 该属性的修饰符值=" + declaredField.getModifiers()
                    + " 该属性的类型=" + declaredField.getType());
        }
        //getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
        Method[] declaredMethods = personCls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("本类中所有方法=" + declaredMethod.getName()
                    + " 该方法的访问修饰符值=" + declaredMethod.getModifiers()
                    + " 该方法返回类型" + declaredMethod.getReturnType());
            //输出当前这个方法的形参数组情况
            Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
                System.out.println("该方法的形参类型=" + parameterType);
            }
        }
        //getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = personCls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println("====================");
            //这里只是输出名
            System.out.println("本类中所有构造器=" + declaredConstructor.getName());
            Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
                System.out.println("该构造器的形参类型=" + parameterType);
            }
        }
    }
    /**
     * 第一组方法API
     * @throws ClassNotFoundException
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    @Test
    public void api_01() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //得到Class对象
        Class<?> personCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Person");
        //getName:获取全类名
        //com.hspedu.reflection.Person
        System.out.println(personCls.getName());
        //getSimpleName:获取简单类名
        //Person
        System.out.println(personCls.getSimpleName());
        //getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
        Field[] fields = personCls.getFields();
        //增强for
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("本类以及父类的属性=" + field.getName());
        }
        //getDeclaredFields:获取本类中所有属性
        Field[] declaredFields = personCls.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName());
        }
        //getMethods:获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
        Method[] methods = personCls.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("本类以及父类的方法=" + method.getName());
        }
        //getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
        Method[] declaredMethods = personCls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("本类中所有方法=" + declaredMethod.getName());
        }
        //getConstructors: 获取所有public修饰的构造器，包含本类
        Constructor<?>[] constructors = personCls.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("本类的构造器=" + constructor.getName());
        }
        //getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = personCls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            //这里只是输出名
            System.out.println("本类中所有构造器=" + declaredConstructor.getName());
        }
        //getPackage:以Package形式返回 包信息
        //com.hspedu.reflection
        System.out.println(personCls.getPackage());
        //getSuperClass:以Class形式返回父类信息
        Class<?> superclass = personCls.getSuperclass();
        System.out.println("父类的class对象=" + superclass);
        //getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
        Class<?>[] interfaces = personCls.getInterfaces();
        for (Class<?> anInterface : interfaces) {
            System.out.println("接口信息=" + anInterface);
        }
        //getAnnotations:以Annotation[] 形式返回注解信息
        Annotation[] annotations = personCls.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            //注解
            System.out.println("注解信息=" + annotation);
        }
    }
}
class A {
    public String hobby;
    public void hi() {
    }
    public A() {
    }
    public A(String name) {
    }
}
interface IA {
}
interface IB {
}
@Deprecated
class Person extends A implements IA, IB {
    //属性
    public String name;
    protected static int age; // 4 + 8 = 12
    String job;
    private double sal;
    //构造器
    public Person() {
    }
    public Person(String name) {
    }
    //私有的
    private Person(String name, int age) {
    }
    //方法
    public void m1(String name, int age, double sal) {
    }
    protected String m2() {
        return null;
    }
    void m3() {
    }
    private void m4() {
    }
}

8 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

newlnstance :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public构造器对象
getDecalaredConstructor(Class…clazz):根据参数列表,获取对应的所有构造器对象
Constructor类相关方法setAccessible:暴破
newlnstance(Object…obj):调用构造器

8.1 代码演示

/**
 * @desc: 通过反射创建对象
 * @author: YanMingXin
 * @create: 2021/9/2-17:31
 **/
public class ReflectCreateInstance {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        //1. 先获取到 User 类的 Class 对象
        Class<?> userClass = Class.forName("org.ymx.User");
        //2. 通过 public 的无参构造器创建实例
        Object o = userClass.newInstance();
        System.out.println(o);
        //3. 通过 public 的有参构造器创建实例
        // /* constructor 对象就是 public User(String name) {//public 的有参构造器 this.name = name; } */
        // 3.1 先得到对应构造器
        Constructor<?> constructor = userClass.getConstructor(String.class);
        //3.2 创建实例，并传入实参
        Object hsp = constructor.newInstance("hsp");
        System.out.println("hsp=" + hsp);
        //4. 通过非 public 的有参构造器创建实例
        // 4.1 得到 private 的构造器对象
        Constructor<?> constructor1 = userClass.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
        //4.2 创建实例 //暴破【暴力破解】 , 使用反射可以访问 private 构造器/方法/属性, 反射面前，都是纸老虎
        constructor1.setAccessible(true);
        Object user2 = constructor1.newInstance(100, "张三丰");
        System.out.println("user2=" + user2);
    }
}
//User 类
class User {
    private int age = 10;
    private String name = "韩老师牛批";
    public User() {
        //无参public
    }
    public User(String name) {
        //public 的有参构造器
        this.name = name;
    }
    private User(int age, String name) {
        //private 有参构造器
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

输出结果：

9 通过反射访问类中的成员

9.1 访问属性

根据属性名获取Field对象
Field f = clazz对象.getDeclaredField(属性名);
暴破: f.setAccessible(true);//f 是Field
访问f.set(o,值);1//o表示对象
syso(f.get(o))😕/o表示对象
注意:如果是静态属性，则set和get中的参数o，可以写成null

public class ReflecAccessProperty {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        //1. 得到Student类对应的 Class对象
        Class<?> stuClass = Class.forName("com.hspedu.reflection.Student");
        //2. 创建对象
        Object o = stuClass.newInstance();//o 的运行类型就是Student
        System.out.println(o.getClass());//Student
        //3. 使用反射得到age 属性对象
        Field age = stuClass.getField("age");
        age.set(o, 88);//通过反射来操作属性
        System.out.println(o);//
        System.out.println(age.get(o));//返回age属性的值
        //4. 使用反射操作name 属性
        Field name = stuClass.getDeclaredField("name");
        //对name 进行暴破, 可以操作private 属性
        name.setAccessible(true);
        //name.set(o, "老韩");
        name.set(null, "老韩~");//因为name是static属性，因此 o 也可以写出null
        System.out.println(o);
        System.out.println(name.get(o)); //获取属性值
        System.out.println(name.get(null));//获取属性值, 要求name是static
    }
}
class Student {//类
    public int age;
    private static String name;
    public Student() {//构造器
    }
    public String toString() {
        return "Student [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

9.2 访问方法

根据方法名和参数列表获取Method方法对象:
Method m=clazz.getDeclaredMethod(方法名，XX.class);//得到本类的所有方法
获取对象:Object o=clazz.newlnstance0;
暴破:m.setAccessible(true);
访问:Object returnValue = m.invoke(o,实参列表);//o就是对象
注意:如果是静态方法，则invoke的参数o，可以写成null

public class ReflecAccessMethod {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        //1. 得到Boss类对应的Class对象
        Class<?> bossCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Boss");
        //2. 创建对象
        Object o = bossCls.newInstance();
        //3. 调用public的hi方法
        //Method hi = bossCls.getMethod("hi", String.class);//OK
        //3.1 得到hi方法对象
        Method hi = bossCls.getDeclaredMethod("hi", String.class);//OK
        //3.2 调用
        hi.invoke(o, "韩顺平教育~");
        //4. 调用private static 方法
        //4.1 得到 say 方法对象
        Method say = bossCls.getDeclaredMethod("say", int.class, String.class, char.class);
        //4.2 因为say方法是private, 所以需要暴破，原理和前面讲的构造器和属性一样
        say.setAccessible(true);
        System.out.println(say.invoke(o, 100, "张三", '男'));
        //4.3 因为say方法是static的，还可以这样调用 ，可以传入null
        System.out.println(say.invoke(null, 200, "李四", '女'));
        //5. 在反射中，如果方法有返回值，统一返回Object , 但是他运行类型和方法定义的返回类型一致
        Object reVal = say.invoke(null, 300, "王五", '男');
        System.out.println("reVal 的运行类型=" + reVal.getClass());//String
        //在演示一个返回的案例
        Method m1 = bossCls.getDeclaredMethod("m1");
        Object reVal2 = m1.invoke(o);
        System.out.println("reVal2的运行类型=" + reVal2.getClass());//Monster
    }
}
class Monster {}
class Boss {//类
    public int age;
    private static String name;
    public Boss() {//构造器
    }
    public Monster m1() {
        return new Monster();
    }
    private static String say(int n, String s, char c) {//静态方法
        return n + " " + s + " " + c;
    }
    public void hi(String s) {//普通public方法
        System.out.println("hi " + s);
    }
}

玩转Java反射机制

1 一个需求引入反射

2 反射机制

2.1 Reflection 简介

2.2 反射原理示意图

2.3 反射机制可以实现的功能

2.4 反射相关的主要类

2.5 反射机制的优缺点

2.6 反射的简单调优

3 Class类

3.1 基本介绍

3.2 Class常用方法

3.3 应用实例

4 获取Class对象的几种方式

5 哪些类型有Class对象

5.1 概述

5.2 代码演示

6 类加载

6.1 基本说明

6.2 类加载的时机和过程

6.3 加载过程——加载阶段

6.4 加载过程——链接阶段

6.5 加载过程——初始化

7 通过反射获取类的全部结构

7.1 获取类

7.2 获取属性

7.3 获取方法

7.4 获取构造函数

7.5* 代码演示

8 通过反射创建对象

8.1 代码演示

9 通过反射访问类中的成员

9.1 访问属性

9.2 访问方法

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7.3 获取方法

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