Java之反射
- 2019 年 10 月 3 日
- 笔记
内容介绍
- 类加载器
- 反射构造方法
- 反射成员变量
- 反射成员方法
- 反射配置文件运行类中的方法
1 类加载器
1.1 类的加载
当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化。
- 加载
就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。
任何类被使用时系统都会建立一个Class对象
- 连接
验证 是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
准备 负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值
解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
- 初始化
就是我们以前讲过的初始化步骤
1.2 类初始化时机
1. 创建类的实例
2. 类的静态变量，或者为静态变量赋值
3. 类的静态方法
4. 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
5. 初始化某个类的子类
6. 直接使用java.exe命令来运行某个主类
1.3 类加载器
- 负责将.class文件加载到内在中，并为之生成对应的Class对象。
- 虽然我们不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行
1.4 类加载器的组成
- Bootstrap ClassLoader 根类加载器
也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载
比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中
- Extension ClassLoader 扩展类加载器
负责JRE的扩展目录中jar包的加载。
在JDK中JRE的lib目录下ext目录
- System ClassLoader 系统类加载器
负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。
通过这些描述就可以知道我们常用的类，都是由谁来加载完成的。到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了，那么，如果我们仅仅站在这些class文件的角度，我们如何来使用这些class文件中的内容呢?这就是我们反射要研究的内容。
2 反射
JAVA反射机制是在运行状态中，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；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。
2.1 Class类
阅读API的Class类得知，Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的
- 获取Class对象的三种方式
方式一: 通过Object类中的getObject()方法
Person p = new Person(); Class c = p.getClass();
方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象（任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单）。
Class c2 = Person.class;
方式三: 通过Class类中的方法（将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可）。
Class c3 = Class.forName("Person");
- 注意：第三种和前两种的区别
前两种你必须明确Person类型.
后面是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了
- 代码演示
/* * 获取.class字节码文件对象的方式 * 1：通过Object类中的getObject()方法 * 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象 * 3: 反射中的方法, * public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException * 返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象 */ public class ReflectDemo { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { // 1： 通过Object类中的getObject()方法 // Person p1 = new Person(); // Class c1 = p1.getClass(); // System.out.println("c1 = "+ c1); // 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象 // Class c2 = Person.class; // System.out.println("c2 = "+ c2); // 3: 反射中的方法 Class c3 = Class.forName("com.test_Reflect.Person");// 包名.类名 System.out.println("c3 = " + c3); } }
- Person类
package com.test_Reflect; public class Person { //成员变量 public String name; public int age; private String address; //构造方法 public Person() { System.out.println("空参数构造方法"); } public Person(String name) { this.name = name; System.out.println("带有String的构造方法"); } //私有的构造方法 private Person(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; System.out.println("带有String，int的构造方法"); } public Person(String name, int age, String address){ this.name = name; this.age = age; this.address = address; System.out.println("带有String, int, String的构造方法"); } //成员方法 //没有返回值没有参数的方法 public void method1(){ System.out.println("没有返回值没有参数的方法"); } //没有返回值，有参数的方法 public void method2(String name){ System.out.println("没有返回值，有参数的方法 name= "+ name); } //有返回值，没有参数 public int method3(){ System.out.println("有返回值，没有参数的方法"); return 123; } //有返回值，有参数的方法 public String method4(String name){ System.out.println("有返回值，有参数的方法"); return "哈哈" + name; } //私有方法 private void method5(){ System.out.println("私有方法"); } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]"; } }
2.2 通过反射获取构造方法并使用
在反射机制中，把类中的成员（构造方法、成员方法、成员变量）都封装成了对应的类进行表示。其中，构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法：
- 返回一个构造方法
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>… parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)
- 返回多个构造方法
public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)
- 获取构造方法的代码演示：
public class ReflectDemo { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException { //获取Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名 //获取所有的构造方法 //Constructor[] cons = c.getConstructors(); Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors(); for (Constructor con : cons) { System.out.println(con); } System.out.println("------------------------"); //获取一个构造方法 //public Person() Constructor con1 = c.getConstructor(null); System.out.println(con1); //public Person(String name) Constructor con2 = c.getConstructor(String.class); System.out.println(con2); //private Person(String name, int age) Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); System.out.println(con3); //public Person(String name, int age, String address) Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class); System.out.println(con4); } }
2.2.1 通过反射方式，获取构造方法，创建对象
获取构造方法，步骤如下：
1. 获取到Class对象
2. 获取指定的构造方法
3. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象
public T newInstance(Object… initargs)
- 代码演示
public class ConstructorDemo { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { //1,获取到Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名 //2,获取指定的构造方法 //public Person() //Constructor con = c.getConstructor(null); //public Person(String name, int age, String address) Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); //3,通过构造方法类中Constructor的方法，创建对象 //Object obj = con.newInstance(null); Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨"); //显示 System.out.println(obj); } }
2.2.2 通过反射方式，获取私有构造方法，创建对象
AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。
对于公共成员、默认（打包）访问成员、受保护成员和私有成员，在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法，或者创建和初始化类的新实例的时候，会执行访问检查。常用方法如下：
- public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException
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。参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。
获取私有构造方法，步骤如下：
1. 获取到Class对象
2. 获取指定的构造方法
3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法
4. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象
public T newInstance(Object… initargs)
- 代码演示：
public class ConstructorDemo2 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { //1,获取到Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名 //2,获取指定的构造方法 //private Person(String name, int age) Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); //3,暴力反射 con.setAccessible(true);//取消 Java 语言访问检查 //4,通过构造方法类中的功能，创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 23); System.out.println(obj); } }
2.3 通过反射获取成员变量并使用
在反射机制中，把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量：
- 返回一个成员变量
public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量
public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量
- 返回多个成员变量
public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)
- 获取成员变量的代码演示：
public class FieldDemo { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException { //获取Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person"); //获取成员变量 //多个变量 //Field[] fields = c.getFields(); Field[] fields = c.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { System.out.println(field); } System.out.println("-----------------"); //一个变量 //public int age; Field ageField = c.getField("age"); System.out.println(ageField); //private String address Field addressField = c.getDeclaredField("address"); System.out.println(addressField); } }
2.3.1 通过反射，创建对象，获取指定的成员变量，进行赋值与获取值操作
获取成员变量，步骤如下：
1. 获取Class对象
2. 获取构造方法
3. 通过构造方法，创建对象
4. 获取指定的成员变量（私有成员变量，通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问）
5. 通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
public void set(Object obj, Object value) 在指定对象obj中，将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值
public Object get(Object obj) 返回指定对象obj中，此 Field 对象表示的成员变量的值
- 代码演示：
public class FieldDemo2 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException { //1,获取Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person"); //2，获取构造方法 //public Person(String name) Constructor con = c.getConstructor(String.class); //3，通过构造方法，创建对象 Object obj = con.newInstance("小明"); //4，获取指定的成员变量 //public String name; Field nameField = c.getField("name"); //public int age; Field ageField = c.getField("age"); //private String address; Field addressField = c.getDeclaredField("address"); addressField.setAccessible(true); //取消 Java 语言访问检查 //5，通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值 System.out.println("name = "+ nameField.get(obj)); System.out.println("age = "+ ageField.get(obj)); System.out.println("address = "+ addressField.get(obj)); //赋值 ageField.set(obj, 23); addressField.set(obj, "凯利广场"); System.out.println("------------------------"); System.out.println("name = "+ nameField.get(obj)); System.out.println("age = "+ ageField.get(obj)); System.out.println("address = "+ addressField.get(obj)); } }
2.4 通过反射获取成员方法并使用
在反射机制中，把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法：
- 返回获取一个方法：
public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)
获取public 修饰的方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)
获取任意的方法，包含私有的
参数1: name 要查找的方法名称； 参数2： parameterTypes 该方法的参数类型
- 返回获取多个方法：
public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法
public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)
- 获取成员方法的代码演示：
public class MethodDemo { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException { //获取Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person"); //获取多个方法 //Method[] methods = c.getMethods(); Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); for (Method method : methods) { System.out.println(method); } System.out.println("-----------------------"); //获取一个方法： //public void method1() Method method = c.getMethod("method1", null); System.out.println(method); //public String method4(String name){ method = c.getMethod("method4", String.class); System.out.println(method); //私有方法 //private void method5() method = c.getDeclaredMethod("method5", null); System.out.println(method); } }
2.4.1 通过反射，创建对象，调用指定的方法
获取成员方法，步骤如下：
1. 获取Class对象
2. 获取构造方法
3. 通过构造方法，创建对象
4. 获取指定的方法
5. 执行找到的方法
public Object invoke(Object obj, Object… args) 执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。
- 代码演示：
public class MethodDemo2 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { //1， 获取Class对象 Class c = Class.forName("com.test_Reflect.Person"); //2,获取构造方法 //public Person(String name, int age, String address){ Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); //3，通过构造方法，创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨"); //4，获取指定的方法 //public void method1() 没有返回值没有参数的方法 //Method m1 = c.getMethod("method1", null); //public String method4(String name) Method m4 = c.getMethod("method4", String.class); //5，执行找到的方法 //m1.invoke(obj, null); Object result = m4.invoke(obj, "itcast"); System.out.println("result = " + result); } }
2.4.2 通过反射，创建对象，调用指定的private 方法
获取私有成员方法，步骤如下：
1. 获取Class对象
2. 获取构造方法
3. 通过构造方法，创建对象
4. 获取指定的方法
5. 开启暴力访问
6. 执行找到的方法
public Object invoke(Object obj, Object… args) 执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。
- 代码演示：
public class MethodDemo3 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { //1， 获取Class对象 Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person"); //2,获取构造方法 //public Person(String name, int age, String address){ Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); //3，通过构造方法，创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨"); //4，获取指定的方法 //private void method5(){ Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null); //5,开启暴力访问 m5.setAccessible(true); //6，执行找到的方法 m5.invoke(obj, null); } }
3 反射练习
3.1 泛型擦除
思考，将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据，如何实现呢？
我来告诉大家，其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的，这种现象我们称为泛型的擦除。那么，我们可以通过反射技术，来完成向有泛型约束的集合中，添加任意类型的元素
- 代码如下：
public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); //添加元素到集合 list.add(new Integer(30)); list.add(new Integer("12345")); list.add(123); //list.add("哈哈");//因为有泛型类型的约束 System.out.println(list); //通过反射技术，实现添加任意类型的元素 //1, 获取字节码文件对象 //Class c = list.getClass(); //Class c = ArrayList.class; Class c = Class.forName("java.util.ArrayList"); //2, 找到add()方法 // public boolean add(E e) Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class); //3， 执行add()方法 addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈"); System.out.println(list); } }
3.2 反射配置文件
- 通过反射配置文件，运行配置文件中指定类的对应方法
读取Peoperties.txt文件中的数据，通过反射技术，来完成Person对象的创建
Peoperties.txt文件内容如下：
className=com.test_Reflect.Person methodName=method5
- 读取配置文件，调用指定类中的对应方法
public class ReflectTest2 { public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { // 通过Properties集合从文件中读取数据 Properties prop = new Properties(); // 读取文件中的数据到集合中 prop.load(new FileInputStream("properties.txt")); // 获取键所对应的值 String className = prop.getProperty("className"); System.out.println(className); // 1，获取Person.class 字节码文件对象 Class c = Class.forName(className); // 2，获取构造方法 // public Person(String name, int age, String address) Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); // 3,创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中国"); System.out.println(obj); // 4，获取指定的方法 // private void method5(){} String methodName = prop.getProperty("methodName"); Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null); // 5,开启暴力访问 m5.setAccessible(true); // 6，执行找到的方法 m5.invoke(obj, null); } }
