反射
动态语言
是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被
引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代
码可以根据某些条件改变自身结构。
主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。
例如JavaScript：
function f() {
var x = "var a=3;var b=5; alert(a+b)"
eval(x);//通过这个方法把字符串类型变成了数字
}
静态语言
- 与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。
- Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！
Java Reflection
Reflection（反射）是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于ReflectionAPI取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
- 例如：Class c =Class.forName(“java.lang.String”)
加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射！
反射的优缺点
优点
可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性
缺点
对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。
反射相关的主要API
- java.lang.Class:代表一个类
- java.lang.reflect.Method:代表类的方法
- java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
- java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
- 等等..............
Class类
对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。
对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitivetype/void/[])的有关信息。
- Class本身也是一个类
- Class对象只能由系统建立对象
- 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
- 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
- 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可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
- Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象
案例演示：通过反射获取类的Class对象并打印它的哈希值
package Demo;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//通过反射获取类的Class对象
Class c1 = Class.forName("Demo.User");
System.out.println(c1);
Class c2 = Class.forName("Demo.User");
Class c3 = Class.forName("Demo.User");
Class c4 = Class.forName("Demo.User");
//一个类在内存中只有一个Class对象
//一个类被夹在后，类的整个结构都会封装在Class对象中
System.out.println(c2.hashCode());
System.out.println(c3.hashCode());
System.out.println(c4.hashCode());
}
}
//实体类
class User{
private String name;
private int age;
private int id;
public User() {
}
public User(String name, int age, int id) {
this.name = name;
this.age = age;
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", id=" + id +
'}';
}
}
Class类的常用方法
- staticClassforName(Stringname) 返回指定类名name的Class对象
- ObjectnewInstance() 调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例
- getName() 返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称
- Class getSuperClass() 返回当前Class对象的父类的Class对象
- Class[] getinterfaces() 获取当前Class对象的接口
- ClassLoader getClassLoader() 返回该类的类加载器
- Constructor[] getConstructors() 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
获取Class类的实例
- 若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高
Class user = User.class;
- 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Class clazz=person.getClass();
- 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。
Class c1 = Class.forName("Demo.User");
- 内置基本数据类型可以直接用 类名.Type
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4);
Class<Long> c5 = Long.TYPE;
System.out.println(c5);
案例演示：
package Demo;
public class Test2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
System.out.println("这个人是"+person);
//方式一：通过对象获得
Class c1 = person.getClass();
System.out.println(c1.hashCode());
//方式二：forname获得
Class c2 = Class.forName("Demo.Student");
System.out.println(c2.hashCode());
//方式三：通过类名获得
Class<Student> c3 = Student.class;
System.out.println(c3.hashCode());
//方式四：内置基本数据类型可以直接用 类名.Type
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4);
Class<Long> c5 = Long.TYPE;
System.out.println(c5);
//获得父类类型
Class c6 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c6);
}
}
class Person{
public String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
class Student extends Person{
public Student(){
this.name = "学生";
}
}
class Teacher extends Person{
public Teacher(){
this.name = "老师";
}
}
哪些类型可以有Class对象？
- class：外部类，成员(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@interface
- primitivetype：基本数据类型
- void
案例演示：
package Demo;
import java.lang.annotation.ElementType;
//所有类型的Class对象
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
Class c1 = Object.class;//类
Class c2 = Comparable.class;//接口
Class c3 = String[].class;//一维数组
Class c4 = int[][].class;//二维数组
Class c5 = Override.class;//注解
Class c6 = ElementType.class;//枚举类型
Class c7 = Integer.class;//基本数据类型
Class c8 = void.class;//空类型
Class c9 = Class.class;//Class
System.out.println( c1);
System.out.println( c2);
System.out.println( c3);
System.out.println( c4);
System.out.println( c5);
System.out.println( c6);
System.out.println( c7);
System.out.println( c8);
System.out.println( c9);
//只要元素的维度一样，就是同一个Class
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
System.out.println(a.getClass().hashCode());
System.out.println(b.getClass().hashCode());
int[][] c = new int[100][200];
int[][] d = new int[200][400];
System.out.println(c.getClass().hashCode());
System.out.println(d.getClass().hashCode());
}
}
结果：
1163157884
1163157884
1956725890
1956725890
class java.lang.Object
interface java.lang.Comparable
class [Ljava.lang.String;
class [[I
interface java.lang.Override
class java.lang.annotation.ElementType
class java.lang.Integer
void
class java.lang.Class
类的加载过程
当程序主动使用某个类时候，如果还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对类进行初始化
类的加载与ClassLoader的理解
- 加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象.
- 链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。
- 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
- 准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
- 解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程
- 初始化：
- 执行类构造器
()方法的过程。类构造器 ()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态，代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器） - 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
- 虚拟机会保证一个类的
()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。
- 执行类构造器
什么时候会发生类的初始化
- 类的主动引用（一定会发生类的初始化）
- 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
- new一个类的对象
- 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
- 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类
- 类的被动引用（不会发生类的初始化）
- 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
- 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
- 引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）
案例演示：
package Demo;
public class Test5 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//1.主动引用
Son son = new Son();
//2.反射也会产生主动引用
Class.forName("Demo.Son");
//不会产生类的引用的方法
System.out.println(Son.b);//子类没被加载
Son[] sons = new Son[60];//Main类被加载
System.out.println(Son.M);//常量不会引起父类和子类的初始化
}
}
class Father{
static int b = 2;
static {
System.out.println("父类被加载");
}
}
class Son extends Father{
static {
System.out.println("子类被加载");
m = 300;
}
static int m=100;
static final int M=1;
}
类加载器的作用
将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问 入口
类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。
类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类的加载器。
案例演示：
package Demo;
public class Test6 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//获取系统类的加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);
//获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent);
//获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器（用C++编写 访问不到）
ClassLoader parent1 = parent.getParent();
System.out.println(parent1);
//测试当前类是哪个加载器加载的
ClassLoader classLoader = Class.forName("Demo.Test6").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//测试JDK内置的类是谁加载的 null 由根加载器加载所以无法访问
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//如何获得系统类加载器可以加载的路径
String property = System.getProperty("java.class.path");
System.out.println(property);
}
}
结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
null
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\charsets.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\deploy.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\dnsns.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\jaccess.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\localedata.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\nashorn.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\sunec.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\ext\zipfs.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\javaws.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\jce.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\jfr.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\jfxswt.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\jsse.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\management-agent.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\plugin.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\resources.jar;
D:\Java\jdk\jdk8\jre\lib\rt.jar;
D:\Java\1208\out\production\1208;D:\Java\idea\IntelliJ IDEA 2018.1.6\lib\idea_rt.jar
获取运行时类的完整结构
案例演示：
package Demo;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
//获得类的信息
public class Test07 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class c1 = Class.forName("Demo.User");
//获得类的名字
System.out.println(c1.getName());//获得包名+类名
System.out.println(c1.getSimpleName());//获得类名
System.out.println("===========================================");
//获得类的属性
Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
fields = c1.getDeclaredFields();//能找到全部属性
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
//获得指定属性的值
Field name = c1.getDeclaredField("name");
System.out.println(name);
//获得类的方法
Method[] methods = c1.getMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println("正常的" + method);
}
System.out.println("=============================================================");
methods = c1.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println("getDeclaredMethods的" + method);
}
System.out.println("===============================================================");
//获得指定方法
//因为有重载 所以后面得传参数类型
Method getName = c1.getMethod("getName", null);
Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
System.out.println(setName);
System.out.println(getName);
System.out.println("=====================================================");
//获得构造器
Constructor[] constructors = c1.getConstructors();//获得Public修饰的构造
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
constructors = c1.getDeclaredConstructors();//获得所有构造
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
System.out.println("==============================================");
//获得指定的构造器
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
System.out.println("指定的"+declaredConstructor);
}
}
Class对象能做的事情
创建类的对象：调用Class对象的newInstance（）方法
- 类必须有一个无参数的构造器。
- 类的构造器的访问权限需要足够
测试：继续用上面的User类
package Demo;
//通过反射，动态的创建对象
public class Test8 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class c1 = Class.forName("Demo.User");
//构造一个对象
User user = (User) c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
System.out.println(user);
}
}
结果：
User{name='null', age=0, id=0}
如果删除了User类里面的无参构造结果：
Exception in thread "main" java.lang.InstantiationException: Demo.User
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)
at Demo.Test8.main(Test8.java:8)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: Demo.User.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
at java.lang.Class.newInstance(Class.java:412)
... 1 more
所以没有无参的构造器我们就不能创建对象了吗？
只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，将参数传递进去以后，才可以实例化操作，操作步骤如下：
- 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class…parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
- 向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数
- 通过Constructor实例化对象
测试：
package Demo;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
//通过反射，动态的创建对象
public class Test8 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class c1 = Class.forName("Demo.User");
//通过构造器创建对象
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User user1 = (User) constructor.newInstance("jjh", 001, 18);
System.out.println(user1);
//通过反射调用普通方法
User user2 = (User) c1.newInstance();
//通过反射获取一个方法
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
//invoke:激活的意思
//括号里面传递的参数（对象，"对象的值"）
setName.invoke(user2,"姜嘉航");
System.out.println(user2.getName());
//通过反射操作属性
User user3 = (User) c1.newInstance();
Field name = c1.getDeclaredField("name");
//不能直接操作私有属性，我们需要关闭程序的安全监测，属性或者方法的setAccessible(true)
name.setAccessible(true);
name.set(user3,"姜嘉航2333");
System.out.println(user3.getName());
}
}
setAccessible
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
- etAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
- 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
- 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
- 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查
三种方式调用方法的性能测试
package Demo;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test9 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
test01();
test02();
test03();
}
//普通方式调用
public static void test01(){
User user = new User();
long startTime =System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
user.getName();
}
long endTime =System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通方式执行10亿次花费了："+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方式调用
public static void test02() throws Exception{
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
long startTime =System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user,null);
}
long endTime =System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式执行10亿次花费了："+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方式调用 关闭检测
public static void test03() throws Exception{
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
getName.setAccessible(true);
long startTime =System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user,null);
}
long endTime =System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式关闭检测执行10亿次花费了："+(endTime-startTime)+"ms");
}
}
结果：
普通方式执行10亿次花费了：4ms
反射方式执行10亿次花费了：3562ms
反射方式关闭检测执行10亿次花费了：1683ms
