16 - Java注解与反射

注解

Java.Annotation

1. 入门

Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术。

作用：不是程序本身，可以对程序作出解释（这与注释没有区别）；可以被其他程序（如编译器）读取。

Annotation的格式：以“@注释名”在代码中存在，还可以添加一些参数值，如：

@SuppressWarnings(value="unchecked")

使用位置：可以附加在package、class、method、field等上面，相当于给它们添加了额外的辅助信息，我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。

2. 内置注解

@Override：定义在java.lang.Override中，此注释只适用于修饰方法，表示方法声明旨在覆盖超类型中的另一个方法声明。
@Deprecated：定义在java.lang.Deprecated中，此注释可以修饰方法、属性、类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为它很危险或者存在更好的替代方法。
@SuppressWarnings：定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息。与前两个注释有所不同，需要添加一个参数才能正确使用，这些参数都是已经定义好了的，选择性的使用即可（@SuppressWarnings("all"), @SuppressWarnings("unchecked"), @SuppressWarnings(value={"unchecked", "deprecated"}）等等）。

package com.wang.Annotation;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 测试注解
public class TestAnnotation {
    // @Override    重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
    
    // @Deprecated  不鼓励程序员使用，但是也可以使用
    @Deprecated
    public static void test(){
        System.out.println("Deprecated!");
    }

    // @SuppressWarnings    抑制警告
    @SuppressWarnings("all")
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
    }
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

3. 元注解、自定义注解

元注解

元注解的作用：负责注解其他注解，Java定义了四个标准的meta-annotation类型，被用来提供对其他annotation类型作说明。

这些类型和它们所支持的类可以在java.lang.annotation包中找到：

@Target：用于描述注解的使用范围，即被描述的注解可以用在什么地方；
@Retention：表示需要在什么级别保存该注释信息，用于描述注解的生命周期（SOURCE < CLASS < RUNTIME）；
@Documented：说明该注解将被包含在javadoc中；
@Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解。

package com.wang.Annotation;

import java.lang.annotation.*;

// 测试元注解
@MyAnnotation
public class TestAnnotation2 {
}

// 定义一个注解
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@interface MyAnnotation{
    
}

自定义注解

使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口。

分析：

@interface用来声明一个注解，格式：public @interface 注解名{定义内容}
其中的每一个方法实际上是声明了一个配饰参数，方法的名称就是参数的名称，返回值类型就是参数的类型（返回值只能是基本类型，Class, String, enum）;
可以通过default来声明参数的默认值。注解元素必须要有值，定义注解元素时，经常使用空字符串、0作为默认值；
如果只有一个参数成员，一般参数名为value。

package com.wang.Annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

// 自定义注解
public class DefineAnnotation {
    // 注解可以显式赋值，如果没有默认值，就必须为其赋值
    @MyAnnotation2(name = "JungKook")
    public void test1(){}
    
    @MyAnnotation3("Cooky")
    public void test2(){}
}

// 多个参数
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    // 注解的参数：参数类型 + 参数名();
    String name() default "";
    int id() default -1;
    String[] lesson() default {"Chinese", "English"};
}

// 单个参数
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
    String value();
}

反射机制

Java.Reflection

1. 概述

静态&动态语言

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它结构上的变化。通俗的讲，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。

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的动态性让编程更加灵活！

反射

Reflection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Reflection API取得任何类的内部消息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

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。这个对象就像是一面镜子，可以透过这个镜子看到类的结构，所以，形象地称之为反射。

正常方式：引入需要的”包类“名称 -> 通过new实例化 -> 取得实例化对象

反射方式：实例化对象 -> getClass()方法 -> 得到完整的”包类“名称

Java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；......

Java反射的优点和缺点：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让它满足我们的要求。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；......

package com.wang.reflection;

// 测试反射
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.wang.reflection.User");
        System.out.println(c1);
        Class c2 = Class.forName("com.wang.reflection.User");
        // 一个类在内存中只有一个Class对象，因此c1和c2的hashcode一样
        // 一个类在被加载之后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c1.hashCode() + "  " + c2.hashCode());
    }
}

// 实体类：pojo，entity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    public User(){

    }

    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
// 执行结果：
class com.wang.reflection.User
1956725890  1956725890

2. 理解Class类并获取Class实例

Class类

在Object类中定义了一下方法，此方法将被所有子类继承：

public final Class getClass()

以上方法的返回值类型是一个Class类，此类时Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即可以通过对象反射求出类的名称。

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, enu, annotation, primitive type, void, []）的有关信息。

Class本身也是一个类；
Class对象只能由系统创建；
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实例所生成的；
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，针对任何想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象。

常用方法：

方法名	功能说明
static Class forName(String name)	返回指定类名name的Class对象
Object newInstance()	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[] getConstructor()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMothod(String name, Class.. T)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType
Field[] getDeclaredField()	返回Filed对象的一个数组

获取Class类的实例：

①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 c = Person.class;

②已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象：

Class c = person.getClass();

③已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可以通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException：

Class c = Class.forName("demo01.Student");

④内置基本数据类型可以直接用类名.Type 获取；

⑤还可以利用ClassLoader。

package com.wang.reflection;

// 测试Class类的创建方式
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("This is a" + person.name);

        // 方式一：通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        // 方式二：通过forName获得
        Class c2 = Class.forName("com.wang.reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

        // 方式三：通过类名.class获得
        Class<Student> c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        // 方式四：基本数据类型的包装类都有一个Type属性
        Class<Integer> c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        // 获得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }
}

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 = "student";
    }
}

class Teacher extends Person{
    public Teacher() {
        this.name = "teacher";
    }
}
// 执行结果：
This is astudent
1956725890
1956725890
1956725890
int
class com.wang.reflection.Person

可以有Class对象的类型：

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；
primitive type：基本数据类型；
void。

package com.wang.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

// 测试类型的class
public class Test03 {
    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
        Class c7 = Integer.class;       // 基本数据类型
        Class c8 = void.class;          // void
        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);

        // 对于数组，只要元素类型与维度一样，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());
    }
}
// 执行结果：
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
1956725890
1956725890

3. 类的加载与ClassLoader

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化：

类的加载（将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成） --> 类的链接（将类的二进制数据合并到JRE中） --> 类的初始化（JVM负责对类进行初始化）。具体如下：

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。

①验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题；

②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；

③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：

①执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()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）；

②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；

③虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

package com.wang.reflection;

public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
    }
}

class A{
    static {
        System.out.println("A类的静态代码块初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}
/*
1. 加载到内存，每个类产生一个对应的Class对象
2. 链接，链接结束后m = 0
3. 初始化
    <clinit>(){
        System.out.println("A类的静态代码块初始化");
        m = 300;
        m = 100;
    }
    初始化结束后m = 100
*/
// 执行结果：
A类的静态代码块初始化
A类的无参构造初始化
100

发生类初始化的时间

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，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）。

package com.wang.reflection;

// 测试类什么时候会被初始化
public class Test05 {
    static {
        System.out.println("The Main class was loaded!");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1.主动引用
        // Child child = new Child();

        // 2.反射也会产生主动引用
        // Class.forName("com.wang.reflection.Child");

        // 3.通过子类调用父类的静态方法，子类不会初始化
        // System.out.println(Child.b);

        // 4.通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
        // Child[] array = new Child[5];

        // 5.引用常量不会触发此类的初始化
        System.out.println(Child.M);
    }
}

class Parent{
    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("The parent class was loaded!");
    }
}

class Child extends Parent{
    static {
        System.out.println("The child class was loaded!");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}
// 执行结果：
1. 主动引用：
    The Main class was loaded!
    The parent class was loaded!
    The child class was loaded!
2. 反射也会产生主动引用
    The Main class was loaded!
    The parent class was loaded!
    The child class was loaded!
3. 通过子类调用父类的静态方法，子类不会初始化
    The Main class was loaded!
    The parent class was loaded!
    2
4. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
    The Main class was loaded!
5. 引用常量不会触发此类的初始化
    The Main class was loaded!
    1

类加载器的作用

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：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。

类加载器的作用是用来把类（class）装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的加载器：

引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库的装载。该加载器无法直接获取。
扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库。
系统类加载器：负责java -classpath或-D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作库，是最常用的加载器。

双亲委派机制

工作原理：如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，即每个儿子都很懒，每次有活就丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己才想办法去完成。
好处：Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。

package com.wang.reflection;

// 测试类加载器
public class Test06 {
    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（C/C++）
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        // 测试当前类是由哪个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.wang.reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        // 测试JDK写好的类是由哪个类加载器加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
    }
}
// 执行结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@74a14482
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
null

获得系统类加载器可以加载的路径：

System.getProperty("java.class.path");

4. 获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构：

Field, Method, Constructor, Superclass, Interface, Annotation.

实现的全部接口、所继承的父类、全部的构造器、全部的方法、全部的Field、注解......

package com.wang.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

// 通过反射获得类的信息
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c = Class.forName("com.wang.reflection.User");

        // 获得类的名称
        System.out.println(c.getName());        // 获得包名+类名
        System.out.println(c.getSimpleName());  // 只获得类名
        System.out.println("==============================");
        
        // 获得类的属性
        Field[] fields = c.getFields();         // 只能获得public属性
        System.out.println("----------getFields()----------");
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        fields = c.getDeclaredFields();         // 可以获得类的全部属性
        System.out.println("----------getDeclaredFields()----------");
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        System.out.println("==============================");

        // 获得指定属性的值
        Field name = c.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        System.out.println("==============================");

        // 获得类的方法
        Method[] methods = c.getMethods();      // 获得本类及父类的全部public方法
        System.out.println("----------getMethods()----------");
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        methods = c.getDeclaredMethods();       // 获得本类的所有方法
        System.out.println("----------getDeclaredMethods()----------");
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        System.out.println("==============================");

        // 获得指定方法
        Method getName = c.getMethod("getName", null);
        System.out.println(getName);
        Method setName = c.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(setName);
        System.out.println("==============================");

        // 获得类的构造器
        Constructor<?>[] constructors = c.getConstructors();    // 获得public方法
        System.out.println("----------getConstructors()----------");
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c.getDeclaredConstructors();             // 获得全部方法
        System.out.println("----------getDeclaredConstructors()----------");
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        System.out.println("==============================");

        // 获得指定的构造器
        Constructor<?> declaredConstructor = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(declaredConstructor);
    }
}
// 执行结果：
com.wang.reflection.User
User
==============================
----------getFields()----------
----------getDeclaredFields()----------
private java.lang.String com.wang.reflection.User.name
private int com.wang.reflection.User.id
private int com.wang.reflection.User.age
==============================
private java.lang.String com.wang.reflection.User.name
==============================
----------getMethods()----------
public java.lang.String com.wang.reflection.User.toString()
public java.lang.String com.wang.reflection.User.getName()
public int com.wang.reflection.User.getId()
public void com.wang.reflection.User.setName(java.lang.String)
public int com.wang.reflection.User.getAge()
public void com.wang.reflection.User.setId(int)
public void com.wang.reflection.User.setAge(int)
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
----------getDeclaredMethods()----------
public java.lang.String com.wang.reflection.User.toString()
public java.lang.String com.wang.reflection.User.getName()
public int com.wang.reflection.User.getId()
public void com.wang.reflection.User.setName(java.lang.String)
public int com.wang.reflection.User.getAge()
public void com.wang.reflection.User.setId(int)
public void com.wang.reflection.User.setAge(int)
==============================
public java.lang.String com.wang.reflection.User.getName()
public void com.wang.reflection.User.setName(java.lang.String)
==============================
----------getConstructors()----------
public com.wang.reflection.User()
public com.wang.reflection.User(java.lang.String,int,int)
----------getDeclaredConstructors()----------
public com.wang.reflection.User()
public com.wang.reflection.User(java.lang.String,int,int)
==============================
public com.wang.reflection.User(java.lang.String,int,int)

5. 创建运行时类的对象

获取Class对象后，可以（例子可参见下一小节的代码）：

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法（无参构造）

类必须有一个无参构造器；
类的构造器的访问权限需要足够。

对于有参构造，在操作时明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。步骤如下：

①通过Class类的getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)获得本类的指定形参类型的构造器；

②想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；

③通过Constructor实例化对象。

6. 调用运行时类的指定结构

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

①通过Class类的GetMethod(String name, Class... parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型；

②之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object invoke(Object obj, Object[] args)

Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null；
若原方法为静态方法，此时形参Object obj可为null；
若原方法形参列表为空，则Object[] args为null；
若原方法声明为private，则需要在调用此invoke()方法之前，显式调用方法对象的setAccessible()方法，以设置可访问private方法的权限。

setAccessible()

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法；
setAccessible()方法的作用是启动和禁用访问安全检查的开关；
参数设置为true则表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地被调用，那么一般设置为true；

使得原本无法访问地私有成员也可以访问。
参数值为false则表示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

package com.wang.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

// 通过反射动态创建对象，并调用类的方法
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        // 获得Class对象
        Class c = Class.forName("com.wang.reflection.User");

        // 构造一个对象（无参构造）
        User user = (User)c.newInstance();  // 本质上是调用了类的无参构造器
        System.out.println("user-->" + user);

        // 通过构造器创建对象（有参构造）
        Constructor constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user2 = (User)constructor.newInstance("JungKook", 001, 23);
        System.out.println("user2-->" + user2);

        // 通过反射调用普通方法
        User user3 = (User)c.newInstance();
        Method setName = c.getDeclaredMethod("setName", String.class);  // 通过反射获取一个方法
        setName.invoke(user3, "Cooky");     // 激活，（对象，“方法的值”）
        System.out.println("user3.getName())->" + user3.getName());

        // 通过反射操作属性
        User user4 = (User)c.newInstance();
        Field name = c.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);       // name属性为private，需要设置访问权限，关闭程序的安全检测
        name.set(user4, "BTS");
        System.out.println("user4.getName()->" + user4.getName());
    }
}
// 执行结果：
user-->User{name='null', id=0, age=0}
user2-->User{name='JungKook', id=1, age=23}
user3.getName())->Cooky
user4.getName()->BTS

性能对比分析

普通、反射和关闭检测后的反射的性能对比：

package com.wang.reflection;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

// 分析性能问题
public class Test09 {
    // 通过普通方式调用
    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10亿次需要" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    // 通过反射方式调用
    public static void test02() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        User user = new User();
        Class c = user.getClass();
        User user1 = (User)c.newInstance();
        Method getName = c.getDeclaredMethod("getName", null);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user1,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式执行10亿次需要" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    // 通过反射方式调用，关闭检测
    public static void test03() throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        User user = new User();
        Class c = user.getClass();
        User user1 = (User)c.newInstance();
        Method getName = c.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user1,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测后的反射方式执行10亿次需要" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws InvocationTargetException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}
// 执行结果：
普通方式执行10亿次需要0ms
反射方式执行10亿次需要1864ms
关闭检测后的反射方式执行10亿次需要983ms

反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器Javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除。

为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType, GenericArrayType, TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection<String>；
GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型；
TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口；
WildcardType：代表一种通配符类型表达式。

package com.wang.reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

// 通过反射获取泛型
public class Test10 {
    public void test01(Map<String, User> map, List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }

    public Map<String, User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test10.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        System.out.println("#method.getGenericParameterTypes()-->");
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                System.out.println("#((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments()-->");
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println("    " + actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        method = Test10.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            System.out.println("#((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments()-->");
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}
// 执行结果：
#method.getGenericParameterTypes()-->
java.util.Map<java.lang.String, com.wang.reflection.User>
#((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments()-->
    class java.lang.String
    class com.wang.reflection.User
java.util.List<com.wang.reflection.User>
#((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments()-->
    class com.wang.reflection.User
#((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments()-->
class java.lang.String
class com.wang.reflection.User

反射操作注解

ORM（Object Relationship Mapping）：对象关系映射

类和表结构对应；属性和字段对应；对象和记录对应。

利用注解和反射完成类和表结构的映射关系：

package com.wang.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

// 反射操作注解
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c = Class.forName("com.wang.reflection.Staff");

        // 通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c.getAnnotations();
        System.out.println("c.getAnnotations()-->");
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        // 获得注解的value值
        TableStaff tableStaff = (TableStaff)c.getAnnotation(TableStaff.class);
        String value = tableStaff.value();
        System.out.println("tableStaff.value()-->");
        System.out.println(value);

        // 获得类指定的注解
        Field name = c.getDeclaredField("name");
        FieldStaff annotation = name.getAnnotation(FieldStaff.class);
        System.out.println("name.getAnnotation(FieldStaff.class)-->");
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@TableStaff("db_staff")
class Staff{
    @FieldStaff(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FieldStaff(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
    private int age;
    @FieldStaff(columnName = "db_name", type = "int", length = 10)
    private String name;

    public Staff() {
    }

    public Staff(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

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

// 类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableStaff{
    String value();
}

// 属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldStaff{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}
// 执行结果：
c.getAnnotations()-->
@com.wang.reflection.TableStaff(value=db_staff)
tableStaff.value()-->
db_staff
name.getAnnotation(FieldStaff.class)-->
db_name
int
10

附：狂神b站视频链接

posted @ 2020-05-17 13:39 甜了酒了果阅读(344) 评论(0) 编辑收藏举报

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