Java进阶之反射

1、反射机制

　　动态语言：是一类在运行时可以改变其结构的语言，主要有Python，PHP，JavaScript等。

　　静态语言：运行时结构不可变，如Java，C，C++。但Java可以称为”准动态语言“，即Java有一定的动态性，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。

　　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取得任何类的内部信息，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。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，透过这面镜子看到类的结构，所以，我们形象的称为：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

2、获得反射对象

　　Java反射机制提供的功能：

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

　　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。着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
  • ......

　　Class类：在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

　　　　public final Class getClass()

　　以上的方法是返回值的类型是一个Class类，此类是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。

public class TestReflection {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.nk.day06.User");
        System.out.println(c1);

        Class c2 = Class.forName("com.nk.day06.User");
        Class c3 = Class.forName("com.nk.day06.User");
        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
    }
}

class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    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;
    }

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

 3、获取Class的方式

　　一个Class对象包含了特定某个结构（class/interface/enum/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实例所产生
• 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

　　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 c = Xx.class;
  • 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象。  Class c = xx.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 c = Class.forName("com.Xx");
  • 内置基本数据类型可以直接用类名.Type，比如：Class c = Integer.TYPE;
  • ClassLoader
  • 通过getSuperclass()获得父类型

 

4、所有类型的Class对象　

public class TestClass {
    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);
        
        //只要元素类型和维度一样，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());
    }
}

 

5、类加载内存分析

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<cInit>()方法的过程。类构造器<cInit>()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<cInit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。