Java基础 - 反射篇 - 反射机制、Class类详解_根据字段设置以及反射机制构造class-程序员宅基地
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反射机制
需求引出反射
根据配置文件 re.properties 指定信息，创建对象并调用方法
classfullpath = com.taotao.Cat
method = hi
无反射情况(代码测试)
package com.taotao.reflection.question;
import com.taotao.Cat;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/22 12:42
* 反射问题的引入
*/
public class ReflectionQuestion {
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void main(String[] args) throws IOException {
//根据配置文件 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
//思考
//传统方式 new 对象 -> 调用方法
Cat cat = new Cat();
cat.hi();
//IO流读取方式
//1.使用Properties类，可以读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
String method = properties.getProperty("method").toString();
System.out.println("classfullpath = " + classfullpath);
System.out.println("method = " + method);
//2.创建对象，传统的方法，行不通
//new classfullpath();
}
}
结论
这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式的ocp原则（开闭原则：不修改源码，开扩容功能）
使用反射解决（练习）
cat类
package com.taotao;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/22 12:40
*/
public class Cat {
private String name = "招财猫";
public void hi(){
System.out.println("hi" + name);
}
public void cry(){
//常用方法
System.out.println(name + "喵喵叫");
}
}
re.properties文件
classfullpath = com.taotao.Cat
method = cry
ReflectionQuestion
package com.taotao.reflection.question;
import com.taotao.Cat;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/22 12:42
* 反射问题的引入
*/
public class ReflectionQuestion {
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
//根据配置文件 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
//思考
//传统方式 new 对象 -> 调用方法
// Cat cat = new Cat();
// cat.hi();
//IO流读取方式
//1.使用Properties类，可以读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
String methodName = properties.getProperty("method").toString();
System.out.println("classfullpath = " + classfullpath);
System.out.println("method = " + methodName);
//2.创建对象，传统的方法，行不通
//new classfullpath();
//使用反射解决
//(1)加载类，返回Class类型的对象
Class cls = Class.forName(classfullpath);
//(2)通过 cls 得到你家在的类 com.taotao.Cat 的对象实例
Object o = cls.newInstance();
//不需要强转，依然是Cat
System.out.println(o.getClass());
//(3)通过 cls 得到你加载的类 com.taotoa.Cat 的 methodName "hi" 的方法对象
// 即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
//（4）通过method1调用方法
System.out.println("=========================");
method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法（），反射机制 方法.invoke(对象)
}
}
反射机制
Java Reflection
1．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(比如成员变量，构造器，成员方法等等),并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到
2.加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象)，这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构,所以,形象的称之为:反射
Java反射机制原理（图）
Java反射机制可以完成
- 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
- 在运行时得到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成员变量和方法
- 生成动态代理
反射相关的主要类
java.lang.Class
代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
java.lang.reflect.Method
代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
java.lang.reflect.Field
代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor
代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器
案例演示（练习）
Cat类
package com.taotao;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/22 12:40
*/
public class Cat {
public String name = "招财猫";
public int age = 15;
public Cat(String name){
this.name = name;
}
public Cat() {
}
public void hi(){
System.out.println("hi" + name);
}
public void cry(){
//常用方法
System.out.println(name + "喵喵叫");
}
}
Reflection01.java
package com.taotao.reflection;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/23 16:08
*/
public class Reflection01 {
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void main(String[] args) throws Exception{
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpath = properties.getProperty("classfullpath").toString();
String methodName = properties.getProperty("method").toString();
//使用反射解决
//(1)加载类，返回Class类型的对象
Class cls = Class.forName(classfullpath);
//(2)通过 cls 得到你家在的类 com.taotao.Cat 的对象实例
Object o = cls.newInstance();
//不需要强转，依然是Cat
System.out.println(o.getClass());
//(3)通过 cls 得到你加载的类 com.taotoa.Cat 的 methodName "hi" 的方法对象
// 即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
//（4）通过method1调用方法
System.out.println("=========================");
method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法（），反射机制 方法.invoke(对象)
// java.lang.reflect.Field 代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
//得到name字段
//getFiled不能得到私有的属性，所以我们把前面的Cat类的name改为共有的
Field nameField = cls.getField("name");
System.out.println(nameField.get(o)); //传统写法 对象.成员变量，反射：成员变量对象.get(对象)
Field ageField = cls.getField("age");
System.out.println(ageField.get(o));
// java.lang.reflect.Constructor 代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器
//得到无参
Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造器参数类型，返回无参构造器
System.out.println("========无参=======");
System.out.println(constructor); //Cat()
//为了更好的演示，我们写一个有参构造器，当然我们还需要加上无参构造器
//得到有参
Constructor constructor1 = cls.getConstructor(String.class);//这里传入的Stirng.class 就是String类的Class对象
System.out.println("===========有参===========");
System.out.println(constructor1); //Cat(String name)
}
}
反射的优点和缺点
优点
可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑
使Java成为一款伪动态语言
缺点
使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响
应用实例
cat类
package com.taotao;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/22 12:40
*/
public class Cat {
public String name = "招财猫";
public int age = 15;
public Cat(String name){
this.name = name;
}
public Cat() {
}
public void hi(){
// System.out.println("hi" + name);
}
public void cry(){
//常用方法
System.out.println(name + "喵喵叫");
}
}
Reflection2.java
package com.taotao.reflection;
import com.taotao.Cat;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/23 16:58
* 测试反射调用的性能，和优化方案
*/
public class Reflection02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
m1();
m2();
}
//传统方法来调用hi
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void m1(){
Cat cat = new Cat();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++){
cat.hi();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m1方法 耗时=" + (end - start));
}
//反射机制调用方法hi
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Class cls = Class.forName("com.taotao.Cat"); //不用io读了，这里直接读路径
Object o = cls.newInstance();
Method hi = cls.getMethod("hi");
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++){
hi.invoke(o);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("===================================");
System.out.println("m2方法 耗时=" + (end - start));
}
}
反射调用优化 - 关闭访问检查
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible（）方法
- setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
- 参数值为true表示 反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
Class cls = Class.forName("com.taotao.Cat"); //不用io读了，这里直接读路径
Object o = cls.newInstance();
Method hi = cls.getMethod("hi");
//c
hi.setAccessible(true); //取消方法
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++){
hi.invoke(o);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("===================================");
System.out.println("m2方法 耗时=" + (end - start));
}
Class类
详细介绍
- Class也是类,因此也继承Object类[类图]
- Class类对象不是new出来的，而是系统创建的[演示]
package com.taotao.reflection.class_;
import com.taotao.Cat;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/24 16:21
* 对Class类特点的梳理
*/
public class Class01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
//(1)传统new对象
/*
ClassLder类
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
* */
Cat cat = new Cat();
//(2)反射方式,刚才没有debug到 classLoader类的 loadClass，原因是，没有注销 Cat cat = new Cat
/*
ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
* */
Class<?> aClass = Class.forName("com.taotao.Cat");
}
}
- 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次[演示]
package com.taotao.reflection.class_;
import com.taotao.Cat;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/24 16:21
* 对Class类特点的梳理
*/
public class Class01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
//(1)传统new对象
/*
ClassLder类
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
* */
Cat cat = new Cat();
//(2)反射方式,刚才没有debug到 classLoader类的 loadClass，原因是，没有注销 Cat cat = new Cat
/*
ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
* */
Class<?> aClass = Class.forName("com.taotao.Cat");
}
}
- 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
//3.对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次[演示]
Class<?> aClass1 = Class.forName("com.taotao.Cat");
System.out.println(aClass.hashCode()); //460141958
System.out.println(aClass1.hashCode()); //460141958
//比如我新建一个类，并加载类对象
Class<?> aClass2 = Class.forName("com.taotao.Dog");
System.out.println(aClass2.hashCode()); //1163157884
- 通过Class可以完整地得到一个类的完整结构,通过一系列API
- Class对象是存放在堆的
- 类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据(包括方法代码,变量名，方法名，访问权限等等)https://www.zhihu.com/question/38496907【示意图】
当我们读取字节码文件Cat.class文件后，我们的虚拟机先在内存“方法区”生成“Cat类的字节码二进制文件”，然后在内存堆中产生Class类对象（此Class是一个类的名称），我们的方法区是二进制数据，不方便使用者理解，而我们的堆中数据是一种数据结构，更方便使用者理解
常用方法应用实例
Car类
package com.taotao;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/24 17:06
*/
public class Car {
public String brand = "宝马";
public int price = 500000;
public String color = "白色";
@Override
public String toString() {
return "Car{" +
"brand='" + brand + '\'' +
", price=" + price +
", color='" + color + '\'' +
'}';
}
}
常用方法练习
package com.taotao.reflection.class_;
import com.taotao.Car;
import jdk.nashorn.internal.ir.CallNode;
import java.lang.reflect.Field;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/24 17:07
* 演示Class类的常用方法
*/
public class Class02 {
@SuppressWarnings({
"all"})
//ClassNotFoundException异常是路径写错时异常
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
String classAllPath = "com.taotao.Car";
//1.获取Car类 对应的 Class对象
//<?>表示不确定的Java类型
Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
//2.输出aClass
System.out.println(aClass); //显示aClass对象，是哪个类的Class对象 com.taotao.Car
System.out.println(aClass.getClass()); //我们这个Class类也可以得到它对应的Class，输出运行类型为 java.lang.Class
//3.得到包名
System.out.println(aClass.getPackage().getName()); //com.taotao
//4.得到类名
System.out.println(aClass.getName()); //com.taotao.Car
//5.通过aClass创建对象实例
//方式一
Object o = aClass.newInstance();
//方式二
Car car = (Car)aClass.newInstance();
System.out.println(o); //car.toString() Car{brand='宝马', price=500000, color='白色'}
System.out.println(car); //car.toString() Car{brand='宝马', price=500000, color='白色'}
//6.通过反射获取属性，比如得到brand
Field brand = aClass.getField("brand");
System.out.println(brand.get(car)); //宝马 //注意，这里必须是公开属性
//7.通过反射给属性赋值
brand.set(car,"奔驰");
System.out.println(brand.get(car)); //奔驰
//8.遍历所有属性
Field[] fields = aClass.getFields();
for(Field f: fields){
System.out.println(f.getName());
}
}
}
获取Class类对象
前提1
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，实例:Class cls1 =Class.forName("java.lang.Cat”);
应用场景
多用于配置文件,读取类全路径，加载类.
案例演示
//Class.forName
String classAllPath = "com.taotao.Car"; //通过读取配置文件获取
Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
System.out.println(aClass); //com.taotao.Car
前提2
若已知具体的类，通过类的class 获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高实例: Class cls2 = Cat.class;
应用场景
多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象.
案例演示
//类名.class,应用场景：多用于参数传递
//方式一
System.out.println(Car.class); //com.taotao.Car
//方式二
Class aClass1 = Car.class;
System.out.println(aClass1); //com.taotao.Car
前提3
前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，实例:Class clazz =对象.getClass0;
应用场景
通过创建好的对象，获取Class对象.
案例演示
//对象.getClass(),应用场景，有对象实例
Car car = new Car();
Class aClass2 = car.getClass();
System.out.println(aClass2); //com.taotao.Car
其他方式
ClassLoader cl =对象.getClass().getClassLoader();
//通过类加载器【4种】来获取到类的Class对象
//（1）得到类加载器 car
ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);
//通过类加载器得到class对象
Class aClass3 = classLoader.loadClass(classAllPath);
System.out.println(aClass3); //com.taotao.Car
基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
Class cls = 基本数据类型.class
//基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Character> characterClass = char.class;
Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
System.out.println(integerClass); //int
基本数据类型对应的包装类，可以通过.type 得到Class类对象
Class cls = 包装类.TYPE
//基本数据类型对应的包装类，可以通过.type 得到Class类对象
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
Class<Character> type1 = Character.TYPE;
System.out.println(type); //int
System.out.println(type1); //char
System.out.println(integerClass.hashCode()); //460141958
System.out.println(type.hashCode()); //460141958
哪些类型有Class对象
例如
- 外部类，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
- 基本数据类型
- void
应用实例
package com.taotao.reflection.class_;
import java.io.Serializable;
/**
* Create By 刘鸿涛
* 2022/2/25 9:52
*/
public class AllTypeClass {
@SuppressWarnings({
"all"})
public static void main(String[] args) {
Class<String> cls1 = String.class; //外部类
Class<Serializable> cls2 = Serializable.class; //接口
Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class; //数组
Class<float[][]> cls4 = float[][].class; //二维数组
Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class; //注解
Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class; //枚举（线程也是一个枚举）
Class<Long> longClss = long.class; //基本数据类型
Class<Void> voidCla = void.class; //void
Class<Class> classClass = Class.class; //类
System.out.println(cls1);//class java.lang.String
System.out.println(cls2);//interface java.io.Serializable
System.out.println(cls3);//class [Ljava.lang.Integer;
System.out.println(cls4);//class [[F
System.out.println(cls5);//interface java.lang.Deprecated
System.out.println(cls6);//class java.lang.Thread$State
}
}
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