Java基础复习——反射
反射
一个需求引出反射
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根据配置文件 re.properties 指定信息，创建 Cat 对象并调用方法
hi()classfullpath=com.hspedu.Cat method=hi -
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 OC 原则（开闭原则：不修改源码，扩容功能）
public class Cat {
private String name;
public int age = 3;
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public Cat() {
}
public void hi() {
//System.out.println("hi");
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
// 传统方法 new对象，调用方法
// Cat cat = new Cat();
// cat.hi();
// 1. 使用Properties 类，读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src/com/learning/javase/reflection/re.properties"));
String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath");
String methodName = properties.getProperty("method");
System.out.println("classfullpath=" + classfullpath); // classfullpath=com.learning.javase.reflection.Cat
System.out.println("methodName=" + methodName); // methodName=hi
// 2.创建对象
// new classfullpath
// 3. 使用反射机制
// (1) 加载类，返回Class类型的对象cls
Class<?> cls = Class.forName(classfullpath);
// (2) 通过 cls 得到你加载的类 com.learning.javase.reflection.Cat 的对象实例
Object o = cls.newInstance();
System.out.println(o.getClass()); // class com.learning.javase.reflection.Cat
// (3) 通过 cls 得到你加载的类com.learning.javase.reflection.Cat 的 methodName "hi" 的方法对象
// 在发射中，可以把方法视为对象
Method method = cls.getMethod(methodName);
// (4) 通过method，调用方法，通过方法对象来实现方法调用
method.invoke(o); //传统方法 对象.方法() , 反射机制 方法.invoke(对象)
//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
//得到 name 字段
//getField 不能得到私有的属性
Field ageField = cls.getField("age"); // public
System.out.println(ageField.get(o)); // 传统写法 对象.成员变量 , 反射 : 成员变量对象.get(对象)
Field nameField = cls.getDeclaredField("name"); // 非public
nameField.setAccessible(true);
System.out.println(nameField.get(o)); // null
//java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法, Constructor 对象表示构造器
Constructor<?> constructor = cls.getConstructor();
System.out.println(constructor); // public com.learning.javase.reflection.Cat()
//这里老师传入的 String.class 就是 String 类的Class 对象
Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class);
System.out.println(constructor2);// public com.learning.javase.reflection.Cat(java.lang.String)
}
反射机制
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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。
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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。
p对象 ----> 类型Person类
Class对象cls ----> 类型Class类
反射机制原理示意图
java 反射机制可以完成
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在运行时判断任意一个对象所属的类
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在运行时构造任意一个类的对象
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在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
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在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
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生成动态代理
反射相关的主要类
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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
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java.lang.reflect.Method : 代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
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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
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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.reflection
反射的优点和缺点
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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。
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缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响
反射调用优化-关闭访问检查
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Method 和 Field、Constructor对象都有
setAccessible()方法 -
setAccessible 作用是启动和禁用访问安全检查的开关
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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
Class 类
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Class也是类，因此也继承 Object 类【类图】
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Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
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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
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每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
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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
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Class 对象是存放在堆的
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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）
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//看看 Class 类图
// 1. Class 也是类， 因此也继承 Object 类
// Class
// 2. Class 类对象不是 new 出来的， 而是系统创建的
// (1) 传统 new 对象
/* ClassLoader 类
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
*/
// Cat cat = new Cat();
// (2) 反射方式, 刚才老师没有 debug 到 ClassLoader 类的 loadClass, 原因是， 我没有注销 Cat cat = new
Cat();
/*
ClassLoader 类, 仍然是通过 ClassLoader 类加载 Cat 类的 Class 对象
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
*/
Class cls1 = Class.forName("com.hspedu.Cat");
// 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
Class cls2 = Class.forName("com.hspedu.Cat");
System.out.println(cls1.hashCode());
System.out.println(cls2.hashCode());
Class cls3 = Class.forName("com.hspedu.Dog");
System.out.println(cls3.hashCode());
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
String classAllPath = "com.learning.javase.reflection.Cat";
// 1 . 获取到 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 class com.learning.javase.reflection.Cat
System.out.println(cls.getClass());//输出 cls 运行类型 class java.lang.Class
//3. 得到包名
System.out.println(cls.getPackage().getName());//包名
// 4. 得到全类名
System.out.println(cls.getName());
// 5. 通过 cls 创建对象实例
Cat cat = (Cat) cls.newInstance();
System.out.println(cat.toString());//cat.toString()
//6. 通过反射获取属性 age
Field age = cls.getField("age");
System.out.println(age.get(cat));// 3
//7. 通过反射给属性赋值
age.set(cat, 4);
System.out.println(age.get(cat));// 4
// 得到所有的属性(字段)
System.out.println("=======所有的字段属性====");
Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFields) {
System.out.println(declaredField.getName());
}
}
获取 Class 类对象
- 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.getClass0; //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 =.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass("类的全类名")
- 基本数据（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
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1. Class.forName(), 应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类
String classAllPath = "com.learning.javase.reflection.Cat";
Class<?> class1 = Class.forName(classAllPath); // 读取配置文件获取
System.out.println(class1);
// 2. 类名.class, 场景应用：参数传递
Class<Cat> class2 = Cat.class;
System.out.println(class2);
// 3. 对象.getClass(), 应用场景：有对象实例
Cat cat = new Cat();
Class<? extends Cat> class3 = cat.getClass();
System.out.println(class3);
// 4. 通过 类加载器 来获得类的Class对象
// (1) 先得到类加载器
ClassLoader classLoader = cat.getClass().getClassLoader();
// (2) 通过类加载器得到Class对象
Class<?> class4 = classLoader.loadClass(classAllPath);
System.out.println(class4);
// class1 class2 class3 class4 其实是同一个对象
System.out.println(class1.hashCode()); // 1554874502
System.out.println(class2.hashCode()); // 1554874502
System.out.println(class3.hashCode()); // 1554874502
System.out.println(class4.hashCode()); // 1554874502
//5. 基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short) 按如下方式得到 Class 类对象
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Character> characterClass = char.class;
Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
System.out.println(integerClass); // int
//6. 基本数据类型对应的包装类， 可以通过 .TYPE 得到 Class 类对象
Class<Integer> type1 = Integer.TYPE;
Class<Character> type2 = Character.TYPE; //其它包装类 BOOLEAN, DOUBLE, LONG,BYTE 等待
System.out.println(type1); // int
System.out.println(integerClass.hashCode());// 1846274136
System.out.println(type1.hashCode());// 1846274136
}
如下类型有Class对象
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外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
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interface:接口
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数组
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enum:枚举
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annotation:注解
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基本数据类型
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void
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<String> class1 = String.class; // 外部类
Class<Serializable> class2 = Serializable.class; // 接口
Class<Integer[]> class3 = Integer[].class; // 数组
Class<float[][]> class4 = float[][].class; // 二维数组
Class<Deprecated> class5 = Deprecated.class; // 注解
Class<Thread.State> class6 = Thread.State.class; // 枚举
Class<Long> class7 = long.class; // 基本数据类型
Class<Void> class8 = void.class; // void 数据类型
Class<Class> class9 = Class.class;
System.out.println(class1); // class java.lang.String
System.out.println(class2); // interface java.io.Serializable
System.out.println(class3); // class [Ljava.lang.Integer;
System.out.println(class4); // class [[F
System.out.println(class5); // interface java.lang.Deprecated
System.out.println(class6); // class java.lang.Thread$State
System.out.println(class7); // long
System.out.println(class8); // void
System.out.println(class9); // class java.lang.Class
}
类加载
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。
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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
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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
类加载时机
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当创建对象时（new）/静态加载
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当子类被加载时，父类也加载/静态加载
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调用类中的静态成员时/静态加载
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通过反射/动态加载
Class.forName("com.test.Cat");
类加载过程图
类加载各阶段完成的任务
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
连接阶段-验证
1.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。
2.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
3.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。
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，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
class A {
//属性-成员变量-字段
//分析类加载的链接阶段-准备 属性是如何处理
//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;
}
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
Initialization（初始化)
1.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<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。
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，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。
通过反射获取类的结构信息
第一组: java.lang.Class 类
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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publicf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oublic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 -
getInterfaces(): 以 Class[ ] 形式返回接口信息 -
getAnnotations(): 以Annotation[ ]形式返回注解信息
第二组: java.lang.reflect.Field 类
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
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getType(): 以Class形式返回类型 -
getName(): 返回属性名
第三组: java.lang.reflect.Method 类
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】
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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
第四组: java.lang.reflect.Constructor 类
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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
public void api01() throws ClassNotFoundException {
// 得到Class 对象
Class<?> personClass = Class.forName("com.learning.javase.reflection.Person");
// 1.getName获取全类名
System.out.println(personClass.getName());
// 2.getSimpleName:获取简单类名
System.out.println(personClass.getSimpleName());
// 3.getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
Field[] fields = personClass.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println("本类及父类的public属性=" + field.getName());
}
// 4.getDeclaredFields:获取本类中所有属性
Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFields) {
System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName());
}
// 5.getMethods:获取所有oublic修饰的方法，包含本类以及父类的
Method[] methods = personClass.getMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println("本类及父类的方法=" + method);
}
// 6.getDeclaredMethods::获取本类中所有方法
Method[] declaredMethods = personClass.getDeclaredMethods();
for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
System.out.println("本类的所有方法=" + declaredMethod);
}
// 7.getConstructors:获取本类所有public修饰的构造器
Constructor<?>[] constructors = personClass.getConstructors();
for (Constructor<?> constructor : constructors) {
System.out.println("本类的public构造器" + constructor);
}
// 8.getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
Constructor<?>[] declaredConstructors = personClass.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
System.out.println("本类所有的构造器=" + declaredConstructor);
}
// 9.getPackage::以Package形式返回包信息
System.out.println(personClass.getPackage());
// 10.getSuperClass:以Class形式返回父类信息
Class<?> superclass = personClass.getSuperclass();
System.out.println(superclass);
// 11.getInterfaces:以Class形式返回接口信息
Class<?>[] interfaces = personClass.getInterfaces();
for (Class<?> anInterface : interfaces) {
System.out.println("接口信息=" + anInterface);
}
// 12.getAnnotations:以Annotation】形式返回注解信息
Annotation[] annotations = personClass.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
System.out.println("注解信息=" + annotation);
}
// 第二组
for (Field declaredField : declaredFields) {
System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName()
+ " 该属性的访问修饰符值=" + declaredField.getModifiers()
+ " 该属性的类型=" + declaredField.getType()
+ " 该属性的名称=" + declaredField.getName());
}
// 第三组
System.out.println("==================================================");
for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
System.out.println("本类的所有方法=" + declaredMethod
+ " 该属性的访问修饰符值=" + declaredMethod.getModifiers()
+ " 该方法的返回类型=" + declaredMethod.getReturnType());
Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes();
for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
System.out.println("该方法的参数类型=" + parameterType);
}
}
// 第四组
for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
System.out.println(" 本类的所有构造器=" + declaredConstructor
+ " 该构造器的修饰符=" + declaredConstructor.getModifiers()
+ " 构造器名=" + declaredConstructor.getName());
Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
System.out.println("该构造器的参数类型=" + parameterType);
}
}
通过反射创建对象
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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
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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
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setAccessible(true):暴破 -
newlnstance(Object... obj):调用构造器
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
// 1. 先获取到 User 类的 Class 对象
Class<?> userClass = Class.forName("com.learning.javase.reflection.User");
// 2. 通过 public 的无参构造器创建实例
Constructor<?> constructor = userClass.getConstructor();
Object o = constructor.newInstance();
System.out.println(o);
// 3. 通过 public 的有参构造器创建实例
// 3.1 先得到对应构造器
Constructor<?> constructor1 = userClass.getConstructor(String.class);
// //3.2 创建实例， 并传入实参
Object o1 = constructor1.newInstance("Jack");
System.out.println(o1);
// 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<?> declaredConstructor = 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
declaredConstructor.setAccessible(true);
Object o2 = declaredConstructor.newInstance(19, "Max");
System.out.println(o2);
}
通过反射访问类中的成员
访问属性
- 根据属性名获取Field对象
Field f = clazzi对象.getDeclaredField(属性名)
-
暴破：
f.setAccessible(true) //f是Field -
访问
f.set(o，值); //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 static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
// 1. 得到 Student 类对应的 Class 对象
Class<?> userClass = Class.forName("com.learning.javase.reflection.User");
// 2. 创建对象
Object o = userClass.newInstance(); // 运行类型User
System.out.println(o.getClass());
// 3.使用发射得到 age 属性对象
Field age = userClass.getField("age");
age.set(o, 13); // 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 = userClass.getDeclaredField("name");
//对 name 进行暴破, 可以操作 private 属性
name.setAccessible(true);
//name.set(o, "Allen");
name.set(null, "Allen");//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
}
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
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获取对象：
Object o = clazz.newlnstance() -
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
// 1. 得到 Student 类对应的 Class 对象
Class<?> bossClass = Class.forName("com.learning.javase.reflection.Boss");
// 2. 创建对象
Object o = bossClass.newInstance(); // 运行类型User
// 3. 调用public 的 hi 方法
Method hi = bossClass.getMethod("hi", String.class); // OK
Method hi1 = bossClass.getDeclaredMethod("hi", String.class); // OK
hi1.invoke(o, "Allen");
// 4. 调用 private static 方法
//4.1 得到 say 方法对象
Method say = bossClass.getMethod("say", int.class, String.class, char.class);
//4.2 因为 say 方法是 private, 所以需要暴破
say.setAccessible(true);
System.out.println(say.invoke(o, 11, "Allen",'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, 11, "Jack",'男'));
// 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, "Kate", '男');
System.out.println("reVal 的运行类型=" + reVal.getClass());//String
