JAVA中的反射机制 详解
主要介绍以下几方面内容
- 理解 Class 类
- 理解 Java 的类加载机制
- 学会使用 ClassLoader 进行类加载
- 理解反射的机制
- 掌握 Constructor、Method、Field 类的用法
- 理解并掌握动态代理
1.理解Class类
public class ReflectionTest {
@Test
public void testClass() {
Class clazz = null;
}
}
//Class的定义
public final
class Class<T> implements java.io.Serializable,
java.lang.reflect.GenericDeclaration,
java.lang.reflect.Type,
java.lang.reflect.AnnotatedElement {
.....
.....
.....
}
//小写class表示是一个类类型，大写Class表示这个类的名称
2：Class这个类封装了什么信息？
Class是一个类，封装了当前对象所对应的类的信息
一个类中有属性，方法，构造器等，比如说有一个Person类，一个Order类，一个Book类，这些都是不同的类，现在需要一个类，用来描述类，这就是Class，它应该有类名，属性，方法，构造器等。Class是用来描述类的类
Class类是一个对象照镜子的结果，对象可以看到自己有哪些属性，方法，构造器，实现了哪些接口等等
3.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类的有关信息。
4.Class 对象只能由系统建立对象，一个类（而不是一个对象）在 JVM 中只会有一个Class实例
定义一个Person类通过Class类获取类对象
public class ReflectionTest {
@Test
public void testClass() {
Class clazz = null;
//1.得到Class对象
clazz = Person.class;
System.out.println(); //插入断点
}
}
在断点处就可以看到Class对像包含的信息
同样，这些属性值是可以获取的
public class ReflectionTest {
@Test
public void testClass() {
Class clazz = null;
//1.得到Class对象
clazz = Person.class;
//2.返回字段的数组
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
System.out.println(); //插入断点
}
}
查看fields的内容
对象为什么需要照镜子呢？
1. 有可能这个对象是别人传过来的
2. 有可能没有对象，只有一个全类名
通过反射，可以得到这个类里面的信息
获取Class对象的三种方式
1.通过类名获取 类名.class
2.通过对象获取 对象名.getClass()
3.通过全类名获取 Class.forName(全类名)
public class ReflectionTest {
@Test
public void testClass() throws ClassNotFoundException {
Class clazz = null;
//1.通过类名
clazz = Person.class;
//2.通过对象名
//这种方式是用在传进来一个对象，却不知道对象类型的时候使用
Person person = new Person();
clazz = person.getClass();
//上面这个例子的意义不大，因为已经知道person类型是Person类，再这样写就没有必要了
//如果传进来是一个Object类，这种做法就是应该的
Object obj = new Person();
clazz = obj.getClass();
//3.通过全类名(会抛出异常)
//一般框架开发中这种用的比较多，因为配置文件中一般配的都是全类名，通过这种方式可以得到Class实例
String className=" com.atguigu.java.fanshe.Person";
clazz = Class.forName(className);
//字符串的例子
clazz = String.class;
clazz = "javaTest".getClass();
clazz = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println();
}
}
Class类的常用方法
|
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，返回该Class对象的一个实例 |
|
Object newInstance(Object []args) |
调用当前格式构造函数，返回该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、基本类型或void）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 |
|
Class getSuperclass() |
返回表示此Class所表示的实体的超类的Class |
Class类的newInstance（）方法
public void testNewInstance() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException{
//1.获取Class对象
String className="com.atguigu.java.fanshe.Person";
Class clazz = Class.forName(className);
//利用Class对象的newInstance方法创建一个类的实例
Object obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
}
//结果是：com.atguigu.java.fanshe.Person@2866bb78
可以看出确实是创建了一个Person实例
但是Person类有两个构造方法，到底是调用的哪一个构造方法呢
实际调用的是类的无参数的构造器。所以在我们在定义一个类的时候，定义一个有参数的构造器，作用是对属性进行初始化，还要写一个无参数的构造器，作用就是反射时候用。
一般地、一个类若声明一个带参的构造器，同时要声明一个无参数的构造器
2.ClassLoader
类装载器是用来把类(class)装载进 JVM 的。JVM 规范定义了两种类型的类装载器：启动类装载器(bootstrap)和用户自定义装载器(user-defined class loader)。 JVM在运行时会产生3个类加载器组成的初始化加载器层次结构 ，如下图所示：
public class ReflectionTest {
@Test
public void testClassLoader() throws ClassNotFoundException, FileNotFoundException{
//1. 获取一个系统的类加载器(可以获取，当前这个类PeflectTest就是它加载的)
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//2. 获取系统类加载器的父类加载器（扩展类加载器，可以获取）.
classLoader = classLoader.getParent();
System.out.println(classLoader);
//3. 获取扩展类加载器的父类加载器（引导类加载器，不可获取）.
classLoader = classLoader.getParent();
System.out.println(classLoader);
//4. 测试当前类由哪个类加载器进行加载（系统类加载器）:
classLoader = Class.forName("com.atguigu.java.fanshe.ReflectionTest")
.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//5. 测试 JDK 提供的 Object 类由哪个类加载器负责加载（引导类）
classLoader = Class.forName("java.lang.Object")
.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
}
}
//结果：
//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5ffdfb42
//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b7adb4a
//null
//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5ffdfb42
//null
使用类加载器获取当前类目录下的文件
首先，系统类加载器可以加载当前项目src目录下面的所有类，如果文件也放在src下面，也可以用类加载器来加载
调用 getResourceAsStream 获取类路径下的文件对应的输入流.
、public class ReflectionTest {
@Test
public void testClassLoader() throws FileNotFoundException{
//src目录下，直接加载
InputStream in1 = null;
in1 = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("test1.txt");
//放在内部文件夹，要写全路径
InputStream in2 = null;
in2 = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("com/atguigu/java/fanshe/test2.txt");
}
}
3.反射
反射概述
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Reflection API取得任何类的內部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
Java反射机制主要提供了以下功能：
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时获取任意一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时调用任意一个对象的方法（属性）
- 生成动态代理
3.1如何描述方法-Method
public class ReflectionTest {
@Test
public void testMethod() throws Exception{
Class clazz = Class.forName("com.atguigu.java.fanshe.Person");
//
//1.获取方法
// 1.1 获取取clazz对应类中的所有方法--方法数组（一）
// 不能获取private方法,且获取从父类继承来的所有方法
Method[] methods = clazz.getMethods();
for(Method method:methods){
System.out.print(" "+method.getName());
}
System.out.println();
//
// 1.2.获取所有方法，包括私有方法 --方法数组（二）
// 所有声明的方法，都可以获取到，且只获取当前类的方法
methods = clazz.getDeclaredMethods();
for(Method method:methods){
System.out.print(" "+method.getName());
}
System.out.println();
//
// 1.3.获取指定的方法
// 需要参数名称和参数列表，无参则不需要写
// 对于方法public void setName(String name) { }
Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
System.out.println(method);
// 而对于方法public void setAge(int age) { }
method = clazz.getDeclaredMethod("setAge", Integer.class);
System.out.println(method);
// 这样写是获取不到的，如果方法的参数类型是int型
// 如果方法用于反射，那么要么int类型写成Integer： public void setAge(Integer age) { }
// 要么获取方法的参数写成int.class
//
//2.执行方法
// invoke第一个参数表示执行哪个对象的方法，剩下的参数是执行方法时需要传入的参数
Object obje = clazz.newInstance();
method.invoke(obje,2);
//如果一个方法是私有方法，第三步是可以获取到的，但是这一步却不能执行
//私有方法的执行，必须在调用invoke之前加上一句method.setAccessible（true）;
}
}
主要用到的两个方法
/**
* @param name the name of the method
* @param parameterTypes the list of parameters
* @return the {@code Method} object that matches the specified
*/
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes){
}
/**
* @param obj the object the underlying method is invoked from
* @param args the arguments used for the method call
* @return the result of dispatching the method represented by
*/
public Object invoke(Object obj, Object... args){
}
自定义工具方法
自定义一个方法
把类对象和类方法名作为参数，执行方法
把全类名和方法名作为参数，执行方法
比如Person里有一个方法
public void test(String name,Integer age){
System.out.println("调用成功");
}
那么我们自定义一个方法
1. 把类对象和类方法名作为参数，执行方法
/**
*
* @param obj: 方法执行的那个对象.
* @param methodName: 类的一个方法的方法名. 该方法也可能是私有方法.
* @param args: 调用该方法需要传入的参数
* @return: 调用方法后的返回值
*
*/
public Object invoke(Object obj, String methodName, Object ... args) throws Exception{
//1. 获取 Method 对象
// 因为getMethod的参数为Class列表类型，所以要把参数args转化为对应的Class类型。
Class [] parameterTypes = new Class[args.length];
for(int i = 0; i < args.length; i++){
parameterTypes[i] = args[i].getClass();
System.out.println(parameterTypes[i]);
}
Method method = obj.getClass().getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);
//如果使用getDeclaredMethod，就不能获取父类方法，如果使用getMethod，就不能获取私有方法
//
//2. 执行 Method 方法
//3. 返回方法的返回值
return method.invoke(obj, args);
}
调用：
@Test
public void testInvoke() throws Exception{
Object obj = new Person();
invoke(obj, "test", "wang", 1);
}
这样就通过对象名，方法名，方法参数执行了该方法
2.把全类名和方法名作为参数，执行方法
/**
* @param className: 某个类的全类名
* @param methodName: 类的一个方法的方法名. 该方法也可能是私有方法.
* @param args: 调用该方法需要传入的参数
* @return: 调用方法后的返回值
*/
public Object invoke(String className, String methodName, Object ... args){
Object obj = null;
try {
obj = Class.forName(className).newInstance();
//调用上一个方法
return invoke(obj, methodName, args);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
调用
@Test
public void testInvoke() throws Exception{
invoke("com.atguigu.java.fanshe.Person",
"test", "zhagn", 12);
}
使用系统方法（前提是此类有一个无参的构造器（查看API））
@Test
public void testInvoke() throws Exception{
Object result =
invoke("java.text.SimpleDateFormat", "format", new Date());
System.out.println(result);
}
这种反射实现的主要功能是可配置和低耦合。只需要类名和方法名，而不需要一个类对象就可以执行一个方法。如果我们把全类名和方法名放在一个配置文件中，就可以根据调用配置文件来执行方法
如何获取父类定义的（私有）方法
前面说一般使用getDeclaredMethod获取方法（因为此方法可以获取类的私有方法，但是不能获取父类方法）
如何获取父类方法呢，上一个例子format方法其实就是父类的方法（获取的时候用到的是getMethod）
首先我们要知道，如何获取类的父亲：
比如有一个类，继承自Person
使用
public class ReflectionTest {
@Test
public void testGetSuperClass() throws Exception{
String className = "com.atguigu.java.fanshe.Student";
Class clazz = Class.forName(className);
Class superClazz = clazz.getSuperclass();
System.out.println(superClazz);
}
}
//结果是 “ class com.atguigu.java.fanshe.Person ”
此时如果Student中有一个方法是私有方法method1(int age); Person中有一个私有方法method2();
怎么调用
定义一个方法，不但能访问当前类的私有方法，还要能父类的私有方法
/**
*
* @param obj: 某个类的一个对象
* @param methodName: 类的一个方法的方法名.
* 该方法也可能是私有方法, 还可能是该方法在父类中定义的(私有)方法
* @param args: 调用该方法需要传入的参数
* @return: 调用方法后的返回值
*/
public Object invoke2(Object obj, String methodName,
Object ... args){
//1. 获取 Method 对象
Class [] parameterTypes = new Class[args.length];
for(int i = 0; i < args.length; i++){
parameterTypes[i] = args[i].getClass();
}
try {
Method method = getMethod(obj.getClass(), methodName, parameterTypes);
method.setAccessible(true);
//2. 执行 Method 方法
//3. 返回方法的返回值
return method.invoke(obj, args);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 获取 clazz 的 methodName 方法. 该方法可能是私有方法, 还可能在父类中(私有方法)
* 如果在该类中找不到此方法，就向他的父类找，一直到Object类为止
* 这个方法的另一个作用是根据一个类名，一个方法名，追踪到并获得此方法
* @param clazz
* @param methodName
* @param parameterTypes
* @return
*/
public Method getMethod(Class clazz, String methodName,
Class ... parameterTypes){
for(;clazz != Object.class; clazz = clazz.getSuperclass()){
try {
Method method = clazz.getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);
return method;
} catch (Exception e) {}
}
return null;
}
3.2 如何描述字段-Field
@Test
public void testField() throws Exception{
String className = "com.atguigu.java.fanshe.Person";
Class clazz = Class.forName(className);
//1.获取字段
// 1.1 获取所有字段 -- 字段数组
// 可以获取公用和私有的所有字段，但不能获取父类字段
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for(Field field: fields){
System.out.print(" "+ field.getName());
}
System.out.println();
// 1.2获取指定字段
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
System.out.println(field.getName());
Person person = new Person("ABC",12);
//2.使用字段
// 2.1获取指定对象的指定字段的值
Object val = field.get(person);
System.out.println(val);
// 2.2设置指定对象的指定对象Field值
field.set(person, "DEF");
System.out.println(person.getName());
// 2.3如果字段是私有的，不管是读值还是写值，都必须先调用setAccessible（true）方法
// 比如Person类中，字段name字段是公用的，age是私有的
field = clazz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
System.out.println(field.get(person));
}
但是如果需要访问父类中的（私有）字段：
/**
* //创建 className 对应类的对象, 并为其 fieldName 赋值为 val
* //Student继承自Person,age是Person类的私有字段/
public void testClassField() throws Exception{
String className = "com.atguigu.java.fanshe.Student";
String fieldName = "age"; //可能为私有, 可能在其父类中.
Object val = 20;
Object obj = null;
//1.创建className 对应类的对象
Class clazz = Class.forName(className);
//2.创建fieldName 对象字段的对象
Field field = getField(clazz, fieldName);
//3.为此对象赋值
obj = clazz.newInstance();
setFieldValue(obj, field, val);
//4.获取此对象的值
Object value = getFieldValue(obj,field);
}
public Object getFieldValue(Object obj, Field field) throws Exception{
field.setAccessible(true);
return field.get(obj);
}
public void setFieldValue(Object obj, Field field, Object val) throws Exception {
field.setAccessible(true);
field.set(obj, val);
}
public Field getField(Class clazz, String fieldName) throws Exception {
Field field = null;
for(Class clazz2 = clazz; clazz2 != Object.class;clazz2 = clazz2.getSuperclass()){
field = clazz2.getDeclaredField(fieldName);
}
return field;
}
3.3如何描述构造器-Constructor
@Test
public void testConstructor() throws Exception{
String className = "com.atguigu.java.fanshe.Person";
Class<Person> clazz = (Class<Person>) Class.forName(className);
//1. 获取 Constructor 对象
// 1.1 获取全部
Constructor<Person> [] constructors =
(Constructor<Person>[]) Class.forName(className).getConstructors();
for(Constructor<Person> constructor: constructors){
System.out.println(constructor);
}
// 1.2获取某一个，需要参数列表
Constructor<Person> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
System.out.println(constructor);
//2. 调用构造器的 newInstance() 方法创建对象
Object obj = constructor.newInstance("zhagn", 1);
}
3.4 如何描述注解 -- Annotation
定义一个Annotation
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value={ElementType.METHOD})
public @interface AgeValidator {
public int min();
public int max();
}
此注解只能用在方法上
@AgeValidator(min=18,max=35)
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
那么我们在给Person类对象的age赋值时，是感觉不到注解的存在的
@Test
public void testAnnotation() throws Exception{
Person person = new Person();
person.setAge(10);
}
必须通过反射的方式为属性赋值，才能获取到注解
/** Annotation 和 反射:
* 1. 获取 Annotation
*
* getAnnotation(Class<T> annotationClass)
* getDeclaredAnnotations()
*
*/
@Test
public void testAnnotation() throws Exception{
String className = "com.atguigu.java.fanshe.Person";
Class clazz = Class.forName(className);
Object obj = clazz.newInstance();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class);
int val = 6;
//获取指定名称的注解
Annotation annotation = method.getAnnotation(AgeValidator.class);
if(annotation != null){
if(annotation instanceof AgeValidator){
AgeValidator ageValidator = (AgeValidator) annotation;
if(val < ageValidator.min() || val > ageValidator.max()){
throw new RuntimeException("年龄非法");
}
}
}
method.invoke(obj, 20);
System.out.println(obj);
}
如果在程序中要获取注解，然后获取注解的值进而判断我们赋值是否合法，那么类对象的创建和方法的创建必须是通过反射而来的
4.反射与泛型
定义一个泛型类
public class DAO<T> {
//根据id获取一个对象
T get(Integer id){
return null;
}
//保存一个对象
void save(T entity){
}
}
再定义一个子类，继承这个泛型类：
public class PersonDAO extends DAO<Person> {
}
父类中的泛型T，就相当于一个参数，当子类继承这个类时，就要给这个参数赋值，这里是把Person类型传给了父类
或者还有一种做法
public class PersonDAO<T> extends DAO<T> {
}
然后进行测试
@Test
public void testAnnotation() throws Exception{
PersonDAO personDAO = new PersonDAO();
Person entity = new Person();
//调用父类的save方法，同时也把Person这个“实参”传给了父类的T
personDAO.save(entity);
//这句的本意是要返回一个Person类型的对象
Person result = personDAO.get(1);
System.out.print(result);
}
问题出来了。这里的get方法是父类的get方法，对于父类而言，方法返回值是一个T类型，当T的值为Person时，本该返回一个Person类型，但是必须用反射来创建这个对象（泛型方法返回一个对象），方法无非就是clazz.newInstance(); 所以关键点就是根据T得到其对于的Class对象。
那么首先，在父类中定义一个字段，表示T所对应的Class，然后想办法得到这个clazz的值
public class DAO<T> {
private Class<T> clazz;
T get(Integer id){
return null;
}
}
如何获得这个clazz呢？
@Test
public void test() throws Exception{
PersonDAO personDAO = new PersonDAO();
Person result = personDAO.get(1);
System.out.print(result);
}
public DAO(){
//1.
System.out.println("DAO's Constrctor...");
System.out.println(this); //结果是：com.atguigu.java.fanshe.PersonDAO@66588ec0
//this：父类构造方法中的this指的是子类对象，因为此时是PersonDAO对象在调用
System.out.println(this.getClass()); //结果是：class com.atguigu.java.fanshe.PersonDAO
//2.
//获取DAO子类的父类
Class class1 = this.getClass().getSuperclass();
System.out.println(class1); //结果是：class com.atguigu.java.fanshe.DAO
//此时只能获的父类的类型名称，却不可以获得父类的泛型参数
//3.
//获取DAO子类带泛型参数的子类
Type type=this.getClass().getGenericSuperclass();
System.out.println(type); //结果是：com.atguigu.java.fanshe.DAO<com.atguigu.java.fanshe.Person>
//此时获得了泛型参数，然后就是把它提取出来
//4.
//获取具体的泛型参数 DAO<T>
//注意Type是一个空的接口，这里使用它的子类ParameterizedType，表示带参数的类类型（即泛型）
if(type instanceof ParameterizedType){
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
Type [] arges = parameterizedType.getActualTypeArguments();
System.out.println(Arrays.asList(arges)); //结果是：[class com.atguigu.java.fanshe.Person]
//得到的是一个数组，因为可能父类是多个泛型参数public class DAO<T,PK>{}
if(arges != null && arges.length >0){
Type arg = arges[0];
System.out.println(arg); //结果是：class com.atguigu.java.fanshe.Person
//获得第一个参数
if(arg instanceof Class){
clazz = (Class<T>) arg;
//把值赋给clazz字段
}
}
}
}
所以就定义一个方法，获得 Class 定义中声明的父类的泛型参数类型
public class ReflectionTest {
/**
* 通过反射, 获得定义 Class 时声明的父类的泛型参数的类型
* 如: public EmployeeDao extends BaseDao<Employee, String>
* @param clazz: 子类对应的 Class 对象
* @param index: 子类继承父类时传入的泛型的索引. 从 0 开始
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public Class getSuperClassGenricType(Class clazz, int index){
Type type = clazz.getGenericSuperclass();
if(!(type instanceof ParameterizedType)){
return null;
}
ParameterizedType parameterizedType =
(ParameterizedType) type;
Type [] args = parameterizedType.getActualTypeArguments();
if(args == null){
return null;
}
if(index < 0 || index > args.length - 1){
return null;
}
Type arg = args[index];
if(arg instanceof Class){
return (Class) arg;
}
return null;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public Class getSuperGenericType(Class clazz){
return getSuperClassGenricType(clazz, 0);
}
@Test
public void testGetSuperClassGenricType(){
Class clazz = PersonDAO.class;
//PersonDAO.class
Class argClazz = getSuperClassGenricType(clazz, 0);
System.out.println(argClazz);
//结果是class com.atguigu.java.fanshe.Person
}
}
反射小结
1. Class: 是一个类; 一个描述类的类.
封装了描述方法的 Method,
描述字段的 Filed,
描述构造器的 Constructor 等属性.
2. 如何得到 Class 对象:
2.1 Person.class
2.2 person.getClass()
2.3 Class.forName("com.atguigu.javase.Person")
3. 关于 Method:
3.1 如何获取 Method:
1). getDeclaredMethods: 得到 Method 的数组.
2). getDeclaredMethod(String methondName, Class ... parameterTypes)
3.2 如何调用 Method
1). 如果方法时 private 修饰的, 需要先调用 Method 的 setAccessible(true), 使其变为可访问
2). method.invoke(obj, Object ... args);
4. 关于 Field:
4.1 如何获取 Field: getField(String fieldName)
4.2 如何获取 Field 的值:
1). setAccessible(true)
2). field.get(Object obj)
4.3 如何设置 Field 的值:
field.set(Obejct obj, Object val)
5. 了解 Constructor 和 Annotation
6. 反射和泛型.
6.1 getGenericSuperClass: 获取带泛型参数的父类, 返回值为: BaseDao<Employee, String>
6.2 Type 的子接口: ParameterizedType
6.3 可以调用 ParameterizedType 的 Type[] getActualTypeArguments() 获取泛型参数的数组.
