Java反射机制

关于反射的理解：

Reflection（反射）是被视为 动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助Reflection API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。
框架 = 反射 + 注解 + 设计模式 。

反射机制提供的功能：

1.在运行时判断任意一个对象所属的类。
2.在运行时构造任意一个类的对象。
3.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
4.在运行时获取泛型信息。
5.在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法。
6.在运行时处理注解。
7.生成动态代理。

Class类的理解

1.类的加载过程：
程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。
2.换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
3.加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式
来获取此运行时类。

Class实例可以是哪些结构的说明

（1）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
（2）interface：接口
（3）[]：数组
（4）enum：枚举
（5）annotation：注解@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void

获取Class实例的几种方式

 @Test
public void test3() throws ClassNotFoundException {
    //方式一：调用运行时类的属性：.class
    Class clazz1 = Person.class;
     System.out.println(clazz1);

    //方式二：通过运行时类的对象
    Person p = new Person();
    Class clazz2 = p.getClass();
    System.out.println(clazz2);

    //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)，使用的最多
    Class  clazz3 = Class.forName("Demo.Person");
    System.out.println(clazz3);

    //判断clazz1、clazz2、clazz3是不是指向的是同一个对象，是不是同一个地址值。
    //获取的是内存中的同一个运行时类
    System.out.println(clazz1 == clazz2);
    System.out.println(clazz1 == clazz3);

    //方式四：使用类的加载器：Classloader
    ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
    Class clazz4 = classLoader.loadClass("Demo.Person");
    System.out.println(clazz4);
    System.out.println(clazz1 == clazz4);

}  

类的加载器的使用

类加载的作用：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。
类缓存作用：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。

使用Classloader加载src目录下的配置文件

  @Test
public void test2() throws IOException {
    Properties pros = new Properties();
    //此时的文件默认在当前的module下
    //读取配置文件的方式一：
    // FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
    // pros.load(fis);
    //读取配置文件的方式二：
    //此时的配置文件默认识别为idea当前module下的src下
    ClassLoader classLoader = ClassLoadTest.class.getClassLoader();
    InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc11.properties");
    pros.load(is);


    String user = pros.getProperty("user");
    String password = pros.getProperty("password");
    System.out.println("user = " + user +", password = " + password);
}   

创建运行时类的对象

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()。
要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
  1.运行时类必须提供空参的构造器。
  2.空参的构造器的访问权限需要满足条件，通常情况下设置为public。

在Javabean中要求提供一个public的空参构造器，原因：
   1.便于通过反射，创建运行时类的对象。
   2.便于子类继承此运行时类时，默认使用super()时，保证父类有此构造器。

获取运行时类的完整结构：

通过反射，可以获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等。

获取属性：

 @Test
public void test1(){

    Class clazz = Person.class;

    //获取属性结构
    //getFields()：获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
    Field[] fields = clazz.getFields();
    for (Field f : fields){
        System.out.println(f);
    }

    //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性。（不包含父类中声明的属性）
    Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field f : declaredFields){
        System.out.println(f);
    }

}  

获取方法：

 @Test
public void test1(){
    Class clazz = Person.class;

    //getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明为public权限的方法
    Method[] methods = clazz.getMethods();
    for (Method m : methods){
        System.out.println(m);
    }
    System.out.println("**************");
    //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法。（不包含父类中声明的方法）
    Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
    for (Method m : declaredMethods){
        System.out.println(m);
    }
}

其他相关的

 /*
 获取构造器结构
 */
@Test
public void test1(){

    Class clazz = Person.class;
    //getConstructors()：获取当前运行时类的声明为public的构造器
    Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
    for (Constructor c : constructors){
        System.out.println(c);
    }

    System.out.println();
    //getDeclaredConstructors()：获取当前运行时类中声明的所有的构造器
    Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
    for (Constructor c : declaredConstructors){
        System.out.println(c);
    }
}

/*
 获取当前运行时类的父类
 */
@Test
public void test2(){
Class clazz = Person.class;
    Class superclass = clazz.getSuperclass();
    System.out.println(superclass);

}

/*
 获取当前运行时类的带泛型的父类
 */
@Test
public void test3(){
    Class clazz = Person.class;
    Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
    System.out.println(genericSuperclass);

}

 /*
 获取当前运行时类的带泛型的父类的泛型(可能用到)
 */
@Test
public void test4(){
    Class clazz = Person.class;
    Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
    ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
    //获取泛型类型
    Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();

   // System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
    System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());

}

/*
获取运行时类实现的接口(动态代理中可能用到)
 */
@Test
public void test5(){
    Class clazz = Person.class;
    Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
    for (Class c : interfaces){
        System.out.println(c);
    }
    System.out.println();

    //获取运行时类的父类实现的接口
    Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
    for (Class c : interfaces1){
        System.out.println(c);
    }
}

/*
获取当前运行时类所在的包
 */
@Test
public void test6(){
    Class clazz = Person.class;
    Package pack = clazz.getPackage();
    System.out.println(pack);
 
}

/*
 获取运行时类声明的注解
 */
@Test
public void test7(){
    Class clazz = Person.class;
    Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
    for (Annotation a : annotations){
        System.out.println(a);
    }

}

调用运行时类的指定结构

调用指定的属性：

 @Test
public void test2() throws Exception {
    Class clazz = Person.class;

    //创建运行时类的对象
    Person p = (Person) clazz.newInstance();

    //1.getDeclaredField():获取运行时类中指定变量名的属性
    Field name = clazz.getDeclaredField("name");

    //2.保证当前属性是可访问的
    name.setAccessible(true);
    //3.根据实际需求获取、设置指定对象的此属性值
    name.set(p,"haha");

    System.out.println(name.get(p));

}

调用指定的方法：

@Test
public void test3() throws Exception {

    Class clazz = Person.class;

    //创建运行时类的对象
    Person p = (Person) clazz.newInstance();

    /*
    1.获取指定的某个方法
    getDeclaredMethod()：参数1：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
     */

    Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);

    //2.保证当前方法是可访问的
    show.setAccessible(true);
    /*
    3.调用方法的invoke()：参数1：方法的调用者 参数2：给方法形参赋值的实参
       invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值
     */
    Object rerurnValue = show.invoke(p,"china");
    System.out.println(rerurnValue);

    System.out.println("******************如何调用静态方法***********************");

    Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
    showDesc.setAccessible(true);

    //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回值为null
    Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
    System.out.println(returnVal);

}

调用指定的构造器：

@Test
public void test4() throws Exception {
    Class clazz = Person.class;

  /*
  1.获取指定的构造器
  getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
   */
    Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
  //2.保证此构造器是可访问的
    constructor.setAccessible(true);

  //3.调用此构造器创建运行时类的对象
    Person instance = (Person) constructor.newInstance("heihei");
    System.out.println(instance);

}

动态代理：

1.代理模式的原理：

使用一个代理（代理对象）将对象（被代理对象）包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象（被代理对象）。任何对原始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上。

2.静态代理

interface ClothFactory{
    void produceCloth();
}

//代理类
class  ProxyClothFactory implements ClothFactory{

    private  ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化

    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory) {
        this.factory = factory;
    }

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("代理工厂做一些准备工作");
        factory.produceCloth();
        System.out.println("代理工厂做一些后续的工作");
    }
}

//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("Nike工厂生产一批商品");
    }
}

//进行测试
public class StaticProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建被代理类对象
        NikeClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类对象
        ProxyClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);

        proxyClothFactory.produceCloth();

    }
}

3动态代理的特点：

动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，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。
动态代理使用场合:
  调试
  远程方法调用
动态代理相比于静态代理的优点：
抽象角色中（接口）声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中 处理，这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。
代码举例如下:

interface  Human{
    String getBelief();
    void eat(String food);
}

//被代理类
class  SuperMan implements Human{

    @Override
    public String getBelief() {
        return "I believe I can fly";
    }

    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("我喜欢吃 " + food);
    }
}

class HumanUtil{
    public void method1(){
        System.out.println("*******方法一*******");
    }
    public void method2(){
        System.out.println("******方法二********");
    }
}

class ProxyFactory{

    //调用此方法，返回一个被代理类的对象。
    public static Object getProxyInstance(Object obj){ //obj：被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

        handler.bind(obj);

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


class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

    private Object obj;//需要使用被代理类对象进行赋值

    public void bind(Object obj){
        this.obj = obj;
}

//当我们通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
//将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        HumanUtil util = new HumanUtil();
        util.method1();

        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
        //obj:被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj, args);

        util.method2();

        //上述方法（代理类对象或被代理类对象调用的方法）的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值
        return  returnValue;
    }
}

public class ProxyTest {
    public static void main(String[] args) {

        SuperMan superMan = new SuperMan();
        //proxyInstance:代理类的对象
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当通过代理类对象调用方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("汉堡包");

        System.out.println("********************");


        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();

        ClothFactory proxyClothFatory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);

        proxyClothFatory.produceCloth();

    }

}

Java的反射机制主要体现在其动态性上