Chapter 13 . 反射机制

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Chapter 13 . 反射机制

13.1 Java反射机制研究及应用

Java Reflection

​ 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

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:代表类的构造方法

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13.2 JavaClass 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。

​ image

对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类的有关信息。

• 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

• 通过Class可以完整地得到一个类中的完整结构

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Class类的常用方法

image

实例化Class类对象(四种方法)

1)前提：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

​ 实例：Class clazz = String.class;

2）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 = “www.baidu.com”.getClass();

3）前提：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 clazz = Class.forName(“java.lang.String”);

4）其他方式(无要求)

ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();

Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

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13.3 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。

image image

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13.4 ClassLoader

类加载器是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了两种类型的类加载器：启动类加载器(bootstrap)和用户自定义加载器(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：

image

       //1.获取一个系统类加载器

       ClassLoader classloader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

       System.out.println(classloader);

       //2.获取系统类加载器的父类加载器，即扩展类加载器

       classloader = classloader.getParent();

       System.out.println(classloader);

       //3.获取扩展类加载器的父类加载器，即引导类加载器

       classloader = classloader.getParent();

       System.out.println(classloader);

       //4.测试当前类由哪个类加载器进行加载

       classloader = Class.forName("exer2.ClassloaderDemo").getClassLoader();

       System.out.println(classloader);

       //5.测试JDK提供的Object类由哪个类加载器加载

       classloader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();

       System.out.println(classloader);

       //*6.关于类加载器的一个主要方法：getResourceAsStream(String str):获取类路径下的指定文件的输入流

       InputStream in = null;

       in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("exer2\\test.properties");

       System.out.println(in);

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13.5 创建类对象并获取类的完整结构

2.1.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方法，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。

//1.根据全类名获取对应的Class对象

String name = “example.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);

通过反射调用类的完整结构

**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()

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13.6 通过反射调用类中的指定方法、指定属性

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。

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3.Object invoke(Object obj, Object … args)

​ 1.Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null

​ 2.若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null

​ 3.若原方法形参列表为空，则Object[] args为null

​ 4.若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。

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

注：在类中属性都设置为private的前提下，在使用set()和get()方法时，首先要使用Field类中的setAccessible(true)方法将需要操作的属性设置为可以被外部访问。

• public void setAccessible(true)访问私有属性时，让这个属性可见。

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13.7 Java动态代理

静态代理，特征是代理类和目标对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。同时，每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。

动态代理

• 最好可以通过一个代理类完成全部的代理功能

• 动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象。

动态代理使用场合:

• 调试

• 远程方法调用

代理设计模式的原理:

​ 使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象. 任何对原始对象的调用都要通过代理. 代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上

• Proxy ：专门完成代理的操作类，是所有动态代理类的父类。通过此类为一个或多个接口动态地生成实现类。

• 提供用于创建动态代理类和动态代理对象的静态方法

• static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>... interfaces) 创建一个动态代理类所对应的Class对象

• static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) 直接创建一个动态代理对象

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动态代理步骤

1.创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方法，以完成代理的具体操作。

**public Object invoke(Object theProxy, Method method, Object[] params) throws Throwable{**

​        try

​        {

​         Object retval = method.invoke(targetObj, params);

​         // Print out the result

​           System.out.println(retval);

​            return retval;

​        }

​      catch (Exception exc){}

2.创建被代理的类以及接口

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3.通过Proxy的静态方法

newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) 创建一个Subject接口代理

   RealSubject target = new RealSubject();

// Create a proxy to wrap the original implementation

​            DebugProxy proxy = new DebugProxy(target);

 // Get a reference to the proxy through the Subject interface

​          Subject sub = (Subject) Proxy.newProxyInstance(

​            Subject.class.getClassLoader(),

​            new Class[] { Subject.class }, proxy);

4.通过 Subject代理调用RealSubject实现类的方法

​     String info = sub.say(“Peter", 24);

​     System.out.println(info);