JAVA 反射

JAVA 反射

目录

• JAVA 反射
  • 什么是JAVA反射
  • 类的加载过程
  • Class 详解
  • 参考博客

什么是JAVA反射

• 就是在运行时候可以动态的获取成员变量，方法。动态调用该类的方法。被称之为JAVA反射
• 要使用该类的反射，必须获取到该类的字节码对象.解剖该类就要使用到Class类中的方法。所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。
• 反射就是把JAVA类中的各种成分映射成一个个java对象。
• 例如：一个类有：成员变量、方法、构造方法、包等等信息，利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象

类的加载过程

• Class 对象的由来是将clas文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

• 1. 编译： .java代码源文件 通过编译器转换为.class字节码
• 2. 加载： .class 字节码加载到JVM方法区

  • 类加载器（ClassLoader）

    • BootStrapClassLoader （启动类加载器） 加载java 核心类库 JAVA_HOME\lib目录下的rt.jar中的类。
    • Extension ClassLoader （扩展类加载器） 加载JAVA_HOME\lib\ext目录中的类库
    • Application Class Loader (应用程序类加载器) 它负责加载用户类路径（classpath）上指定的类库。如果应用程序中没有使用自定义的类加载器，那么这个类加载器通常是程序中默认的类加载器

    它们按照层次关系进行组织，而且每个类加载器都有自己独立的命名空间，保证了不同类加载器之间的隔离性
    Java虚拟机将会检查类文件的格式、语义等内容，确保其符合Java规范，否则将抛出ClassFormatError等异常

• 3. 校验: 校验.class是否合法
  • 文件格式验证
  • 元数据验证
  • 字节码验证
  • 符号引用验证
• 4. 分配内存: 为类分配内存，类变量分配到内存并初始化为为二进制
• 5. 解析: 将常量池中的符合引用改为直接引用
• 6. 初始化：初始化类变量，静态语句块
• 7. 使用: 使用
• 8. 卸载：卸载

• 类加载器什么事双亲委派模型？

  • 
  • 类加载器的双亲委派模型是指当一个类加载器需要加载一个类时，它首先会将这个任务委托给它的父类加载器去完成，如果父类加载器无法加载，则再由自己来尝试加载
  • 双亲委派模型保证了 Java 程序的稳定运行，可以避免类的重复加载（JVM 区分不同类的方式不仅仅根据类名，相同的类文件被不同的类加载器加载产生的是两个不同的类），也保证了 Java 的核心 API 不被篡改。

• 类加载器的缓存机制是什么？

  • 类加载器的缓存机制是指当一个类被某个类加载器加载后，该类及其依赖的类将被缓存到该类加载器中，以供后续使用

• 如何自定义类加载器？

  • 以通过继承ClassLoader类并重写findClass()方法来自定义类加载器。通常情况下，自定义类加载器会从指定的路径或者网络地址上加载字节码文件

• 什么是热部署（HotSwap）？怎样实现Java代码的热部署？

  • 热部署是指在不停止Java应用程序的情况下，动态地替换或更新Java类或资源文件。实现Java代码的热部署可以使用一些工具，如JRebel、DCEVM等。这些工具通常通过改变类加载器的行为，使得修改后的Java类能够被重新加载到JVM中。

• JVM 判定两个 Java 类是否相同的具体规则

  • JVM 不仅要看类的全名是否相同，还要看加载此类的类加载器是否一样。只有两者都相同的情况，才认为两个类是相同的。即使两个类来源于同一个 Class 文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相同

• 双亲委派模型带来的问题，以及如何处理？

  • 问题:
    • 当两个类的全限定名相同的时候，就不可以同时加载。Tomcat 运行两个web服务时候就会出现冲突(相同类名) tomcat为每一个应用分配一个应用类加载器。实现了web应用的隔离 打破双亲委派机制。
    • 比如我们编写一个称为 java.lang.Object 类的话，那么程序运行的时候，系统就会出现两个不同的 Object 类。双亲委派模型可以保证加载的是 JRE 里的那个 Object 类，而不是你写的 Object 类。这是因为 AppClassLoader 在加载你的 Object 类时，会委托给 ExtClassLoader 去加载，而 ExtClassLoader 又会委托给 BootstrapClassLoader，BootstrapClassLoader 发现自己已经加载过了 Object 类，会直接返回，不会去加载你写的 Object 类。
    • 如果我们不想打破双亲委派模型，就重写 ClassLoader 类中的 findClass() 方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。但是，如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法
    • 类加载器在进行类加载的时候，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成（调用父加载器 loadClass()方法来加载类）

Class 详解

• Class 类的实例表示正在运行的Java 应用程序中的类和接口。也是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象（包括基本数据类型）
• Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由Java虚拟机调用类加载器中的fefineClass方法自动构造的。也就是不需要我们去处理创建对象，JVM已经帮我们创建好了。

1. 获取Class对象的三种方式

   1. Object -> getClass 方法
   2. 任何对象包含基本数据类型都有一个静态的class的属性
   3. 通过Class类的静态方法 forName 指定类的所在的全路径(包含包名和类名)

   其中1是因为Object类中的getClass方法、因为所有类都继承Object类。从而调用Object类来获取
   一般使用第三种，第一种基本已经拿到了对象，无需在反射; 第二种需要显示导入包，无包路径则编译报错，强依赖；第三种 传入一个字符串 可以从配置文件中读取 方便
   在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。

2. 获取构造

   1. 获取公有
   2. 获取私有 私有方法需要 con.setAccessible(true)
   3. 支持批量获取
   4. newInstance是 Constructor类的方法（管理构造函数的类） 返回的是Object类

3. 获取成员变量并调用

   1. Field[] getFields()获取所有的公有字段

   2. Field[] getDeclaredFields() 获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有；

   3. Field getField(String fieldName) 获取某个公有的字段

   4. Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)

   5. 设置字段的值 ield --> public void set(Object obj,Object value): obj:要设置的字段所在的对象； value:要为字段设置的值

   6. 内省机制

      1. 由于发射机制对成员字段操作不方便(成员字段私有化，在获取权限后 才能操作)；java提出了内省机制解决该问题。
      2. 反射机制强调不使用new关键字实例化对象，故不推荐有参构造器赋值。内省机制实现原理是获取对应字段的set方法进行赋值(私有化成员赋值有参构造器或set方法)
      3. 核心类 Introspector
      4. 内省操作字段示例

      // JavaBean转换Map集合
         public class EmployeeTest {
            @Test
            public void javaBeanToMap()throws Exception{
               // 创建一个Map集合并赋值
               Map<String,Object> map=new HashMap<>();
               Employee ep=new Employee(1L,"橘子",true);
               // 通过内省获得类信息
               BeanInfo eps= Introspector.getBeanInfo(Employee.class, Object.class);
               // 获取字段数组
               PropertyDescriptor[] pds=eps.getPropertyDescriptors();
               for (PropertyDescriptor pd:pds) {
                     // 分别取一个属性的key和value 放入Map集合中
                     String key=pd.getName();
                     Object value=pd.getReadMethod().invoke(ep);
                     map.put(key,value);
               }
               System.err.println(map);
            }
         }
      
      
         // Map集合转JavaBean
         public class EmployeeTest {
            @Test
            public void mapToJavaBean()throws Exception{
               // 创建一个Map集合并赋值
               Map<String,Object> map=new HashMap<>();
               map.put("id",66L);
               map.put("name","火龙果");
               map.put("isWork",false);
               // 通过内省获得类信息
               Employee ep=Employee.class.newInstance();
               BeanInfo eps= Introspector.getBeanInfo(Employee.class, Object.class);
               // 获取字段数组
               PropertyDescriptor[] pds=eps.getPropertyDescriptors();
               for (PropertyDescriptor pd:pds) {
                     // 分别取一个属性的key和value 放入Map集合中
                     String key=pd.getName();
                     Object value=map.get(key);
                     // 将值赋值给字段
                     pd.getWriteMethod().invoke(ep,value);
               }
               System.err.println(ep);
            }
         }
      
      

4. 获取成员方法并调用

   1. Method[] getMethods():获取所有"公有方法"；（包含了父类的方法也包含Object类）
   2. Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法，包括私有的(不包括继承的)
   3. Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes): name : 方法名 Class ... : 形参的Class类型对象
   4. Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
   5. 调用方法：public Object invoke(Object obj,Object... args): obj : 要调用方法的对象 args:调用方式时所传递的实参

5. 反射方法使用场景

   1. 通过反射运行配置文件内容 当类发生变化只需要修改配置文件 无需修改代码.
   2. 通过反射越过泛型检查

参考博客

• https://blog.csdn.net/sinat_38259539/article/details/71799078#
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/612318527