java 反射

什么是反射

Java 反射机制在程序运行时，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性。这种 动态的获取信息 以及 动态调用对象的方法 的功能称为 java 的反射机制。

也就是使用反射可以获取一个类中的所有元素，哪怕私有的也可以获取到，并且根据任意一个存在的一个对象的名字都可以获取其所在的类

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。
 
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，透过这个镜子看 到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。

正常获取和反射获取类

补充：动态语言 vs 静态语言

1、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他结构上的变化。通俗点说就是在运 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、Erlang。 

2、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、字节码操作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

Java反射机制研究及应用

 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

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

怎么得到想反射的类

反射是对一个类进行剖析得到想要类的具体的信息，前提是你要拿到想要的类，那么怎么拿到想要剖析的类呢？

首先大家要明白一点，咱们写的代码是存储在后缀名是 .java的文件里的，但是它会被编译，最终真正去执行的是编译后的 .class文件。
Java是面向对象的语言，一切皆对象，所以java认为 这些编译后的 class文件，这种事物也是一种对象，它也给抽象成了一种类，这个类就是Class，大家可以去AIP里看一下这个类

所以拿到这个类后，就相当于拿到了咱们想解剖的类，那怎么拿到这个类？

看API文档后，有一个方法forName(String className); 而且是一个静态的方法，这样咱们就可以得到想反射的类了

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

因为所有的java文件在编译的时候都会被编译为.class结尾的字节文件，java中所有皆对象，.class结尾的文件它也给抽象成了一种类，这个类就是Class，所以我们可以通过它来进行反射的对一个类进行剖析

Class类的理解

1： 类的加载过程

程序经过javac.exe的命令后，会生成一个或多个以.class结尾。
接着我们使用java.exe命令对某一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，此过程就是类的加载过程。加载到内存中的类，我们九称为 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。在此期间我们可以通过不同的方式来获取运行时类

获取运行时类的三种方式：

    @Test
    public void TestThree(){
        // 方式一  通过运行时类的属性 .class
       Class<JulyThreePerson> personOne =  JulyThreePerson.class;
        System.out.println(personOne);

        // 方式二 通过运行时类的对象,调用getClass()
        JulyThreePerson personTwoClass = new JulyThreePerson();
       Class personTwo = personTwoClass.getClass();
        System.out.println(personTwo);

        // 方式三 调用Class的静态方法：forName(String classPath)
        try {  forName必须要用try异常处理
            Class personThree = Class.forName("July.JulyThree.JulyThreePerson");
            System.out.println(personThree);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

由上可知常用的有以上三种方法，但是最好的一种是forName(String className);因为这种使用灵活只需要传递进所要反射的类即可其余两种要指定类名没有这种灵活

获取类相关的方法

方法	用途
asSubclass(Class<U> clazz)
Cast
getClassLoader()
getClasses()	返回一个数组，数组中包含所有类中公共类和接口类的对象
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象
forName(String className)	根据类名返回类的对象
getName()	获得类的完整路径名字
newInstance()	创建类的实例
getPackage()	获得类的包
getSimpleName()	获得类的名字
getSuperclass()	获得当前类继承的父类的名字
getInterfaces()	获得当前类实现的类或是接口

通过反射创建运行时类对象 newInstance()

newInstance() 使用此方法的反射对象的类中必须有空参构造器因为这个就是调用空参构造器来实例化对象的

也就是创建.class对应的文件对象

    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {

        Class<Person> clazz = Person.class;
        /*
        newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

        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得够。通常，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，默认调用super()时，保证父类有此构造器

         */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);

    }

体会反射的动态性

    //体会反射的动态性
    @Test
    public void test2(){

        for(int i = 0;i < 100;i++){
            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
            String classPath = "";
            switch(num){
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.atguigu.java.Person";
                    break;
            }

            try {
                Object obj = getInstance(classPath);
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }



    }

    /*
    创建一个指定类的对象。
    classPath:指定类的全类名
     */
    public Object getInstance(String classPath) throws Exception {
       Class clazz =  Class.forName(classPath);
       return clazz.newInstance();
    }

类的加载与ClassLoader的理解

了解：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

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，作为方法区中类数据的访问 入口（即引用地址）。
　　所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的 过程需要类加载器参与。

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，例如：以cafe开头，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<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）。 
　　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<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

    @Test
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用扩展类加载器的getParent()：无法获取引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);

        ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3);

    }

    @Test
    public void test2() throws Exception {

        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");
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("src\\jdbc1.properties");
//        pros.load(fis);

        //读取配置文件的方式二：使用ClassLoader
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pros.load(is);


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



    }

了解：什么时候会发生类初始化？

 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） 
     当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化 
     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 量池中了）

创建运行时类的对象

有了Class对象，能做什么？

创建类的对象使用Class对象找到我们要解剖的类对象

创建类的对象：
    调用Class对象的newInstance()方法 要 求： 
    1）类必须有一个无参数的构造器。 
    2）类的构造器的访问权限需要足够。

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？

不是！只要在操作的时候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)取得本类的指定形参类 型的构造器 
    2）向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。

//1.根据全类名获取对应的Class对象 
    String name = “atguigu.java.Person"; 
    Class clazz = null; clazz = Class.forName(name); 
//2.调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例 
    Constructor con =clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);
 //3.通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性 
    Person p2 = (Person) con.newInstance("Peter",20);     
    System.out.println(p2);

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

使用反射可以获得

使用反射可以取得： 
1.实现的全部接口 public Class<?>[] getInterfaces()   
    确定此对象所表示的类或接口实现的接口。
2.所继承的父类 public Class<? Super T> getSuperclass() 返回表示此 Class 所表示的实体（类、接口、基本类型）的父类的 Class。

3.全部的构造器 
 public Constructor<T>[] getConstructors() 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。 
 public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors() 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。
 Constructor类中：  取得修饰符: public int getModifiers(); 
 取得方法名称: public String getName(); 
 取得参数的类型：public Class<?>[] getParameterTypes();

4.全部的方法 
 public Method[] getDeclaredMethods() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法 
 public Method[] getMethods()  返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法
 Method类中：  public Class<?> getReturnType()取得全部的返回值 
 public Class<?>[] getParameterTypes()取得全部的参数 
 public int getModifiers()取得修饰符 
 public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息

5.全部的Field 
public Field[] getFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。 
public Field[] getDeclaredFields() 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。

 Field方法中： 
 public int getModifiers()  以整数形式返回此Field的修饰符 
 public Class<?> getType()  得到Field的属性类型 
 public String getName()  返回Field的名称。

6. Annotation相关
 get Annotation(Class<T> annotationClass) 
 getDeclaredAnnotations() 

7.泛型相关 获取父类泛型类型：Type getGenericSuperclass() 泛型类型：ParameterizedType 获取实际的泛型类型参数数组：getActualTypeArguments()
8.类所在的包 Package getPackage()

1.调用指定方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。步骤： 
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。

2.调用指定属性

在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和 get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。 
 public Field getField(String name) 返回此Class对象表示的类或接口的指定的 public的Field。 
 public Field getDeclaredField(String name)返回此Class对象表示的类或接口的 指定的Field。

 在Field中： 
     public Object get(Object obj) 取得指定对象obj上此Field的属性内容     
     public void set(Object obj,Object value) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

关于setAccessible方法的使用

 Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。 
 setAccessible启动和禁用访问安全检查的开关。 
 参数值为true则指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的被 调用，那么请设置为true。 
　　 使得原本无法访问的私有成员也可以访问 
 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。

  /*
    如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testField1() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

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

        //1. getDeclaredField(String fieldName):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.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");

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

    /*
    如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握
     */
    @Test
    public void testMethod() 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 returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
        System.out.println(returnValue);

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

        // private static void showDesc()

        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null
//        Object returnVal = showDesc.invoke(null);
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null

    }

    /*
    如何调用运行时类中的指定的构造器
     */
    @Test
    public void testConstructor() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //private Person(String name)
        /*
        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 per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);

    }

/*
    获取构造器结构

     */
    @Test
    public void test1(){

        Class clazz = Person.class;
        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为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);
    }

    /*
    获取运行时类的带泛型的父类的泛型


    代码：逻辑性代码  vs 功能性代码
     */
    @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
     */
    @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 annos : annotations){
            System.out.println(annos);
        }
    }

获取运行时类的方法结构

 @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);
        }
    }

    /*
    @Xxxx
    权限修饰符  返回值类型  方法名(参数类型1 形参名1,...) throws XxxException{}
     */
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            //1.获取方法声明的注解
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for(Annotation a : annos){
                System.out.println(a);
            }

            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "\t");

            //3.返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName() + "\t");

            //4.方法名
            System.out.print(m.getName());
            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length == 0)){
                for(int i = 0;i < parameterTypes.length;i++){

                    if(i == parameterTypes.length - 1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
                        break;
                    }

                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ",");
                }
            }

            System.out.print(")");

            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.print("throws ");
                for(int i = 0;i < exceptionTypes.length;i++){
                    if(i == exceptionTypes.length - 1){
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }

                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ",");
                }
            }


            System.out.println();
        }



    }

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获取运行时类的属性结构

@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);
        }
        System.out.println();

        //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);
        }
    }

    //权限修饰符  数据类型 变量名
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t");

            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.print(type.getName() + "\t");

            //3.变量名
            String fName = f.getName();
            System.out.print(fName);

            System.out.println();
        }


    }