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Java反射技术及其应用

2017-03-03 00:00 447 查看

学习Java的同学注意了！！！
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翻阅了很多资料想查看一个比较通俗易懂的关于java反射机制的理解，但是想要从概念中去理解一项技术，可能有点困难，所以先将理论型知识贴出来，后面，慢慢来理解。

反射是在运行状态中，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。—-《百度百科》

注意

：要理解java的反射机制，先要了解以下基本概念：

运行时

编译时

编译型

解释型

类加载器

动态加载类

等相关概念。

一. Class类的使用

概念理解
在Java中，每个class都有一个相应的Class对象。也就是说，当我们编写一个类，编译完成后，在生成的.class文件中，就会产生一个Class对象，用于表示这个类的类型信息。

获取Class实例的方式
不能直接创建Class的实例对象，因为Class类的构造方法是私有的，只有jvm可以去创建。
(1) 利用对象调用getClass()方法获取该对象的Class实例；
(2) 使用Class类的静态方法forName()，用类的名字获取一个Class实例，源码如下；

@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}

(3)运用.class的方式获取Class实例，对于基本数据类型的封装类，还可以采用TYPE来获取对应的基本数据类型的Class实例
综上所述，其实我们代码中创建的每一个类都是一个对象，只不过她是Class类的实例对象，这个对象我们称为该类的类类型。并且一个类只可能是Class类的一个实例对象，即获取的类类型是相同的
那么，如何去创建Class的实例呢？
首先，过程要理解，源文件经过编译（javac.exe）以后，得到一个或多个.class文件。.class文件经过运行（java.exe）这步，就需要进行类的加载（通过JVM的类的加载器），记载到内存中的缓存。每一个放入缓存中的.class文件就是一个Class的实例！下面是创建Class实例的三种方法。
实例如下：

public class ReflectTest {

public void display(){
System.out.println("Hello World!");
}
public static void main(String[] args){
ReflectTest reflectTest = new ReflectTest();
Class clazz1 = reflectTest.getClass();
Class clazz2 = ReflectTest.class;
Class clazz3 = null;
try {
clazz3 = Class.forName("com.william.test.ReflectTest");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(clazz1==clazz2);
System.out.println(clazz1==clazz3);
System.out.println(clazz2==clazz3);
}
}

output:
true
true
true

其实，还有一种创建Class实例的方法，是通过类的加载器，如下：

@Test
public void LoadClassTest(){
ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = null;
try {
clazz4 = loader.loadClass("com.william.test.ReflectTest");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(clazz4);
}

output:
class com.william.test.ReflectTest

如何根据类类型去创建类的实例呢？

//通过类的类型创建该类的实例对象
ReflectTest reflectTest1 = null;
try {
reflectTest1 = (ReflectTest) clazz1.newInstance();//需要类有无参的构造方法
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
reflectTest.display();

output:
Hello World!

动态加载类

Class.forName("类的全称")

表示类的类类型，还代表了动态加载类

区分上面所说的编译，运行

编译时刻加载类是静态加载类，运行时刻加载类是动态加载类

java获取方法信息

/**
*打印类的信息，包括类的成员函数，成员变量
*/
public class ClassUtil {
/**  * 获取成员函数  * object 该对象所属类的信息  *  * @param object  */
public static void printMethodMessage(Object object) {
//要获取类的信息，首先要获取类的类类型
Class clazz = object.getClass();//传递的是哪个子类的对象， clazz就是该子类的类类型
//获取类的名称
System.out.println("类的名称是：" + clazz.getName());

/**  * Method类，方法对象  * 一个成员方法就是一个Method对象  * getMethods()方法获取的是所有的public的函数，包括父类继承而来的  * getDeclaredMethods()获取的是所有该类自己声明的方法，不问访问权限  */
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
//1. 获取注解
Annotation[] ann = methods[i].getAnnotations();
for (Annotation a : ann) {
System.out.println(a);
}

//2. 获取权限修饰符
String str = Modifier.toString(methods[i].getModifiers());
System.out.print(str + " ");

//3. 得到方法的返回值类型的类类型
Class returnType = methods[i].getReturnType();
System.out.print(returnType.getName() + " ");

//4. 得到方法的名称
System.out.print(methods[i].getName() + "(");

//5.获取参数类型-->得到的是参数列表的类型的类类型
Class[] paramTypes = methods[i].getParameterTypes();
//解析数组
for (int j = 0; j < paramTypes.length; j++) {
if (j == 1 || j == paramTypes.length - 1) {
System.out.print(paramTypes[j].getName() + " args" + j);
} else {
System.out.print(paramTypes[j].getName() + " args" + j + ",");
}
}
System.out.print(")");

//6.获取异常类型
Class[] exps = methods[i].getExceptionTypes();
if (exps.length != 0) {
System.out.print(" throws ");
}
for (int k = 0; k < exps.length; k++) {
System.out.print(exps[k].getName() + " ");
}
System.out.println();
}
}
}

class MethodTest {
private String name;
//注解类型在java之注解开发章节讲解过的
@MyAnnotation(wd = WeekDay.MON,id = 4)
public int age;
static String desc = "这是一个人";
public MethodTest() {
}

private MethodTest(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Deprecated
public void print(int a, int b) throws Exception {
System.out.println(a + b);
}

public void print(String a, String b) {
System.out.println(a.toUpperCase() + "," + b.toLowerCase());
}

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

//调用
MethodTest methodTest = new MethodTest();
ClassUtil.printMethodMessage(methodTest);

output:
类的名称是：com.william.test.MethodTest
public java.lang.String toString() @java.lang.Deprecated() public void print(int args0,int args1) throws java.lang.Exception  public void print(java.lang.String args0,java.lang.String args1)

获取方法的信息，主要通过Method类数组来接受getMethods()方法的返回值，然后进行遍历解析。

获取成员变量信息
获取成员变量的信息，同获取方法的信息类似，只不过使用Field类数组来接收getFieldss()方法的返回值，然后进行解析。代码如下：

/**
* 获取成员变量
*/
public static void printFieldMessage(Object object) {
//要获取类的信息，首先要获取类的类类型
Class clazz = object.getClass();//传递的是哪个子类的对象， clazz就是该子类的类类型
//获取类的名称
System.out.println("类的名称是：" + clazz.getName());

/**  * 成员变量也是对象  * java.lang.reflect.Field  * Field类封装了关于成员变量的操作  * getFields()方法获取的是所有的public的成员变量的信息  * getDeclaredFields获取的是该类自己声明的成员变量的信息  */

Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
//获取每个属性的权限修饰符
int i = field.getModifiers();
String str = Modifier.toString(i);
//得到成员变量的类型的类类型
Class fieldType = field.getType();
String typeName = fieldType.getName();
//得到成员变量的名称
String fieldName = field.getName();
System.out.println(str + " "+ typeName + " " + fieldName);
}

}
//调用
String str = "Hello World!";
ClassUtil.printFieldMessage(str);

output:
类的名称是：java.lang.String
类的名称是：java.lang.String
private final [C value
private int hash
private static final long serialVersionUID

获取构造函数

/**
* 获取对象的构造函数的信息
*
* @param object
*/
public static void printConMessage(Object object) {
//要获取类的信息，首先要获取类的类类型
Class clazz = object.getClass();//传递的是哪个子类的对象， clazz就是该子类的类类型
//获取类的名称
System.out.println("类的名称是：" + clazz.getName());

/**  * 构造函数也是对象  * java.lang.Constructor中封装了构造函数的信息  * getConstructors获取所有的public的构造函数  * getDeclaredConstructors得到所有的构造函数  */
Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.print(constructor.getName() + "(");
//获取构造函数的参数列表--->得到的是参数列表的类类型
Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
for (Class clazz1 : paramTypes) {
System.out.print(clazz1.getName() + ",");
}
System.out.println(")");
}

}

//调用
String str = "Hello World!";
ClassUtil.printConMessage(str);

output:
类的名称是：java.lang.String
java.lang.String([B,int,int,)
java.lang.String([B,java.nio.charset.Charset,)
java.lang.String([B,java.lang.String,)
java.lang.String([B,int,int,java.nio.charset.Charset,)
java.lang.String([B,int,int,java.lang.String,)
java.lang.String(java.lang.StringBuilder,)
java.lang.String(java.lang.StringBuffer,)

二. 方法的反射

方法的反射
1）如何获取某个方法
方法的名称和方法的参数里列表才能唯一决定某个方法
2）方法反射的操作
method.invoke(对象，参数里列表)
示例代码：

public class MethodReflect {
public static void main(String[] args){
//要获取print(int,int)方法 1. 要获取一个方法就是获取类的信息，获取类的信息首先要获取类的类类型
MethodTest methodTest = new MethodTest();
Class clazz = methodTest.getClass();

try {
//Method method = clazz.getMethod("print",new Class[]{int.class,int.class});
Method method = clazz.getMethod("print",int.class,int.class);

//以前的方法的方法调用
//methodTest.print(10,20);

//方法的反射操作
//方法如果没有返回值返回null，有返回值返回具体的返回值
//method.invoke(methodTest,new Object[]{10,20});
Object o = method.invoke(methodTest,10,20);
System.out.println("============================");
//获取方法print（String，String）
Method method1 = clazz.getMethod("print",String.class,String.class);
//用方法进行反射操作
o = method1.invoke(methodTest,"hello","WORLD!");

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

class MethodTest {
private String name;
public int age;
static String desc = "这是一个人";
public MethodTest() {
}

private MethodTest(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public void print(int a, int b) {
System.out.println(a + b);
}

public void print(String a, String b) {
System.out.println(a.toUpperCase() + "," + b.toLowerCase());
}

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

output:
30
============================
HELLO,world!

三. 成员变量的反射

实例如下：

//成员变量的反射
Class clazz1;
try {
clazz1 = Class.forName("com.william.test.MethodTest");
Object object = clazz1.newInstance();
MethodTest methodTest1 = (MethodTest) object;
//调用private属性
Field field1 = clazz1.getDeclaredField("name");
field1.setAccessible(true);
field1.set(methodTest1,"william");
System.out.println(methodTest1.toString());
//调用public的属性
Field field2 = clazz1.getField("age");
field2.set(methodTest1,9);
System.out.println(methodTest1.toString());
//调用static属性
Field field3 = clazz1.getDeclaredField("desc");
System.out.println(field3.get(MethodTest.desc));
//System.out.println(field3.get(null));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
output:
MethodTest{name='william', age=0}
MethodTest{name='william', age=9}
这是一个人

四. 构造函数的反射

实例如下：

//构造函数的反射
Class clazz3 = MethodTest.class;
try {
Constructor constructor = clazz3.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
constructor.setAccessible(true);
MethodTest methodTest2 = (MethodTest) constructor.newInstance("will",99);
System.out.println(methodTest2.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

output:
MethodTest{name='will', age=99}

五. 认识泛型的本质

先来看一个实例：

public class FanXingTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayList list = new ArrayList();
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("hello");
//list1.add(20);编译错误
Class c1 = list.getClass();
Class c2 = list1.getClass();
System.out.println(c1 == c2);
//反射的操作都是编译之后的操作

try {
Method m = c2.getMethod("add",Object.class);
m.invoke(list1,20);//绕过编译操作就绕过了泛型
System.out.println(list1.size());
System.out.println(list1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}
}
output:
true
2
[hello, 20]

通过返回结果，我们可以看到在编译之后集合的泛型是去泛型化的，java中集合类型的泛型，是防止错误输入的，只在编译阶段有效，绕过编译就无效了，所以我们通过方法的反射来操作，可以绕过编译。

六. 反射应用之动态代理

动态代理

是指客户通过代理类来调用其他对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象。
实例代码：

//动态代理的使用
interface Subject {
void action();
}

//被代理类
class RealSubject implements Subject {

@Override
public void action() {
System.out.println("我是被代理类，记得要执行我奥，么么~~~");
}
}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

Object object;//实现了接口的被代理类的对象的声明

//①给被代理的对象实例化 ②返回一个代理类的对象
public Object blind(Object object) {
this.object = object;
return Proxy.newProxyInstance(object.getClass().getClassLoader(), object.getClass().getInterfaces(), this);
}

//当通过代理类的对象发起对被重写的方法的调用时，都会转化为对如下的invoke方法的调用
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//method方法的返回值是returnVal
Object returnVal = method.invoke(object,args);
return returnVal;
}
}

public class ProxyTest {
public static void main(String[] args){
//1. 创建被代理类对象
RealSubject realSubject = new RealSubject();
//2. 创建一个实现了InvocationHandler接口的类的对象
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
//3. 调用blind()方法，冬天的返回一个同样实现了real所在类实现的接口Subject的代理类的对象。
Object object = handler.blind(realSubject);
Subject subject = (Subject) object;//此时sub就是代理类的对象

subject.action();//转到对InvacationHandler接口的实现类的invoke()方法的调用
}
}
output:
我是被代理类，记得要执行我奥，么么~~~

说明，了解动态代理和静态代理的区别，所谓的

静态代理

，其代理类和目标对象的类在编译期间就确定下来，不利于程序的扩展。即，每一个代理类只能为一个接口服务，也就是说程序开发中会产生很多代理类。

七. 动态代理与AOP

由：

转换为：

实例：

interface Human {
void info();

void fly();
}

class SuperMan implements Human {

@Override
public void info() {
System.out.println("我是超人！");
}

@Override
public void fly() {
System.out.println("I believe I can fly!");
}
}

class HumanUtil {
public void method1() {
System.out.println("=============方法一============");
}

public void method2() {
System.out.println("=============方法二============");
}
}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

Object object;//被代理类对象的声明

public void setObject(Object object) {
this.object = object;
}

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
HumanUtil h = new HumanUtil();

h.method1();

Object returnVal = method.invoke(object, args);

h.method2();

return returnVal;
}
}

//动态的创建一个代理类的对象
class MyProxy {
public static Object getProxyInstance(Object object) {
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.setObject(object);

return Proxy.newProxyInstance(object.getClass().getClassLoader(), object.getClass().getInterfaces(), handler);
}
}

public class TestAOP {
public static void main(String[] args){
SuperMan man = new SuperMan();//创建一个被代理类的对象
Human human = (Human) MyProxy.getProxyInstance(man);//返回一个代理类的对象
human.info();//通过代理类的对象嗲用重写的抽象的方法
System.out.println();
human.fly();
}

}

output:
=============方法一============
我是超人！
=============方法二============

=============方法一============
I believe I can fly!
=============方法二============

AOP代理的方法：

相关概念

什么是编译？

答：将原程序翻译成计算机语言，就是二进制代码，在java中是将.java文件也就是源程序翻译成.class的字节码

什么是编译时？

答：将原程序翻译成计算机语言的过程中，将.java翻译为.class文件的过程

什么是运行时？

答：就是在启动这个程序的时候，在java中是,类加载器加载.class文件，并交给jvm处理

什么是编译型语言？

答：将原程序一次性全部转换为二进制代码，然后执行程序

什么是解释型语言？

答：转换一句，执行一句，java是既编译又解释的语言

编译型语言和解释型语言的区别：

答：编译型语言效率高，依赖于编译器，但是跨平台差，解释型的效率低，依赖于解释器，但跨平台强

什么是类加载器？

答：类加载器就是JVM中的类装载器，作用就是将编译好的.class字节码运到检查器进行安全检查的，检查通过后开始解释执行

什么是运行时动态加载类？

答：反射就是可以将一个程序（类）在运行的时候获得该程序（类）的信息的机制，也就是获得在编译期不可能获得的类的信息，因为这些信息是保存在Class对象中的，而这个Class对象是在程序运行时动态加载的

它就是可以在程序运行的时候动态装载类，查看类的信息，生成对象，或操作生成对象。类在运行的时候，可以得到该类的信息，并且可以动态的修改这些信息，自己能看到自己，跟照镜子一样，class对象是在运行的时候产生的，通过class对象操作类的信息是在运行时进行的，当运行程序的时候，类加载器会加载真正需要的类，什么是真正需要的呢？就是该类真正起作用，如：有该类的对象实例，或该类调用了静态方法属性等。

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