反射機制(什麼是反射、反射操作構造器、方法、欄位、反射載入資源)

1、什麼是反射：

■ 問題1：

1、對象有編譯類型和運行類型

Object obj = new java.util.Date();

  • 編譯類型：是聲明時的類型，Object 類型
  • 運行類型：是new 的類型，實例化類型 java.util.Date

□ 需求：通過obj對象，調用java.util.Date類中的toLocaleString方法。

直接 obj.toLocaleString(); 此時編譯報錯，編譯時會檢查編譯類型中是否存在toLocaleString方法。

  • 解決方案：因為咱知道obj的真實類型是java.util.Date類，可以進行類型的強制轉化

    java.util.Date d = (java.util.Date)obj; d.toLocaleString();//此時編譯成功，成功調用方法

    但是，若是不知道obj的真實類型，就不能強轉（底層有一個方法-返回類型是Object類型的java.util.Date對象）

  • 底層程式碼：
    public static Object getObj(){
    ​     return new java.util.Date();
    }

//使用反射：
Object obj = new java.util.Date();
Method m = obj.getClass().getMethod("toLocaleString");
m.invoke();

■ 問題2：

  • 面向對象思維：萬物皆對象，那麼：類這種事物是什麼對象呢？又需要用什麼類來描述這種對象呢？
    在這裡插入圖片描述

□ 當類一旦被載入進記憶體，就會變成Class對象【位元組碼對象】

  • 類-用來描述對象，Class-用來描述類這種對象的類
  • 好比是元數據：描述數據的描述數據。

——- 反射：就是得到類(這種對象的）類【java.lang.Class】，得到類的元數據的過程。

  • 細緻描述：在運行時期，動態地區獲取某個類中的成員的資訊（構造器、方法、欄位、內部類、介面、父類等等）。

■ 還是根據萬物皆對象的思維，我們把類中的每一種成員，都描述成一個新的類：

  • Class：表示所有的類
  • Constructor：表示所有的構造器
  • Method：表示所有的方法
  • Field：表示所有的欄位

2、Class 類和 Class實例：

2-1、Class 類和 Class實例概念：

（1）Class類：用來描述類或介面的類型，描述類的類。

（2）Class類的實例：在jvm中的一份份位元組碼，Class 實例表示在jvm中的類或者介面，枚舉是一種特殊的類，註解是一種特殊的介面。

  • Class 對象：是位元組碼對象

□ 當程式第一次使用某個類(例如：java.util.Date類)的時候，就會把該類的位元組碼(編譯生成的位元組碼)，載入進行虛擬機，並創建一個Class對象【位元組碼對象】，此時的Class對象可以表示java.util.Date類的位元組碼，
但是Class 類可以表示N個類的位元組碼對象，問題：要怎麼區分Class類此時表示的是哪一個類的位元組碼呢？

解決方案：Class類的設計者使用了泛型 Class

  • 例如： java.lang.String 類的位元組碼類型是 Class<java.lang.String>, 而 java.util.Date類的位元組碼類型是 Class<java.util.Date>

2-2、獲取Class實例的三種方式：

  • 使用最多的是第三種方式，通過Class類中的靜態方法forName(“類的全限定名稱”)獲取Class對象，在框架中大量使用。
//需求：獲取java.util.Date類的位元組碼對象
//方式1：通過class屬性
Class<java.util.Date> clazz1 = java.util.Date.class;
		
//方式2：通過對象的getClass方法，getClass方法是Object類的方法
java.util.Date date = new java.util.Date();
Class<?> clazz2 = date.getClass();
		
//方式3:通過Class類中的靜態方法forName(String className)
Class clazz3 = Class.forName("java.util.Date");

■ 為什麼創建Class對象不直接new呢？

image

■ 為什麼獲取Class實例的三種方式的結果是相同的呢？

  • 同一個類在jvm/記憶體中只有一份位元組碼對象。
    image

2-3、九大內置的Class實例：

■ 問題：上述的三種方式獲取Class對象，對於基本類型：不能表示為對象，不能使用getClass方式，基本類型也沒有類名的概念，不能使用Class.forName()方式，如何表示基本類型的位元組碼對象呢？—通過第一種方式

  • 所有的數據類型都有class屬性 Class clazz = 數據類型.class;

  • 九大內置Class實例：jvm中預先提供好的Class實例，分別是byte、short、int、long、float、double、char、void

    ​ 表示：byte.class,short.class,int.class……void.class

2-4、數組的Class實例：

  • 數組時引用類型，其實就是對象

  • 如何表示數組的Class實例呢？ 方式1：數組類型.class; 方式2: 數組對象.getClass();

  • 注意：所有的具有相同的維數、相同的元素類型的數組共享同一份位元組碼對象，和元素沒有關係。

2-5、Class和Object的區別：

  • Class：描述所有的類型，所以Class類中應該具有所有類型的相同方法
  • Object：描述所有的對象，所以Object類中應該具有所有對象的共同方法

3、操作構造器(獲取類中的構造器、使用反射創建對象)

✿ 需求：通過反射來獲取一個類的構造器

​ ① 獲取該類的位元組碼（要獲取一個類的構造器，需要將該類先載入進虛擬機）

​ ② 從該位元組碼對象中去尋找需要獲取的構造器

（1）Class 類獲取構造器方法

  • Constructor 類：表示類中構造器的類型，Constructor的實例就是某一個類中的某一個構造器

  • 獲取所有構造器： getConstructors() 【所有，public修飾的】 getDeclaredConstructors()【所有，和訪問許可權無關】

    /* 獲取所有的構造器 */

//1、獲取構造器所在類的位元組碼對象
Class clazz = User.class;
//2、獲取位元組碼對象中所有的構造器
// getConstructors() 只能獲取當前Class對象所表示類的【public修飾的構造器】
Constructor[] cs = clazz.getConstructors();
//getDeclaredConstructors() 獲取當前Class所表示的所有的構造器【和訪問許可權無關】
cs = clazz.getDeclaredConstructors();

  • 獲取指定的一個構造器：

    • 公共無參構造器 getConstructor()
    • 公共有參構造器 getConstructor(Class<?>…parameterTypes) 參數parameterTypes表示構造器參數的Class類型
    • 任何類型的有參構造器 getDeclaredConstructor(Class<?>…parameterTypes) 【和訪問許可權無關】
    /* 獲取指定的一個構造器 */

//1、獲取構造器所在類的位元組碼對象
Class clazz = User.class;
//2、獲取位元組碼對象中獲取指定的一個構造器

//獲取public User() 無參構造器
Constructor constructor = clazz.getConstructor();
//獲取public User(String name) 參數是String 的有參構造器
constructor = clazz.getConstructor(String.class);
//獲取private User(String name, int age) 的私有有參構造器
constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);

（2）使用反射創建對象–調用Constructor的方法來創建對象

✿ 構造器最大作用：創建對象

★ 為什麼需要使用反射來創建對象，不選擇直接new?

① 不知道obj的真實類型
② 在框架中，提供給我們的都是字元串（例如 spring框架的xml，對xml解析，得到元素的屬性值是字元串，需要通過Class.forName方法創建對象）
③ 解除硬編碼、消除耦合

■ 使用反射創建對象的步驟：

1）找到構造器所在類的位元組碼對象

2）獲取構造器對象

3）使用反射創建對象（調用構造器的方法創建對象）

✿ 調用構造器的方法創建對象:

  • 若一個類中的構造器可以被外界訪問同時沒有參數，那麼直接使用Class類的newInstance方法創建對象
  • 要調用私有成員（例如調用私有構造器方法）：需要先設置當前構造器為可以訪問 Constructor對象.setAccessible(true)
    image
//類中的構造器可以被外界訪問同時沒有參數，直接使用Class類的newInstance方法創建對象
Class<Person> clazz = Person.class;
Constructor<Person> con= clazz.getConstructor();
con.newInstance();
System.out.println("========================");

//反射：調用構造器的方法創建對象[無參構造器]
clazz = Person.class;
con= clazz.getConstructor(String.class);
con.newInstance("shan");
System.out.println("========================");

//反射：調用構造器的方法創建對象[無參構造器]
clazz = Person.class;
con= clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//設置當前的構造器【私有的】可以訪問
con.setAccessible(true);
con.newInstance("shan", 10);

4、操作方法(獲取類中的方法、使用反射調用方法)

——跟操作構造器差不多啦。。。

4-1、獲取類中的方法Method

■ 獲取類中的所有方法：

  • public Method getMethods()：獲取包括自身和繼承過來的所有public 方法

  • public Method getDeclaredMethods()：獲取自身所有方法（不包括繼承、和訪問許可權無關）

■ 獲取類中指定的一個方法【方法簽名：方法名+參數列表】：
  • public Method getMethod(String methodName，Class<?>…parameterTypes)：獲取指定名稱的一個public方法（包括繼承的）
  • public Method getDeclaredMethod(String methodName，Class<?>…parameterTypes)：獲取指定名稱方法（不包括繼承、和訪問許可權無關）
    • 參數類型parameterTypes為泛型的時候，自動提升為Object類型

4-2、使用反射調用方法(調用Method的方法來執行方法)

■ 步驟：

1）獲取方法所在類的位元組碼對象

2）獲取方法對象

3）使用反射調用方法

■ 使用反射調用一個方法：

在Method類中有方法：public Object invoke(Object obj, Object…args): 表示調用當前Method所表示的方法

  • obj 表示被調用的方法底層所屬的對象【Class對象.newInstance() 當無參外界可訪問時】

  • 設置可訪問私有的成員 Method對象.setAccessible(true)

□ 使用反射調用靜態方法：

  • 靜態方法不屬於任何對象，靜態方法屬於類本身

    此時把invoke方法的第一個參數設置為null即可 public Object invoke(null, Object…args)

□ 使用反射調用數組參數(可變參數)：
  • 王道：調用方法的時候把世界參數統統作為Object數組的元素即可 Method對象.invoke(Object obj, new Object[]{ 所有實參 })
    image

5、操作字

——跟操作構造器差不多啦。。。

6、反射機制—載入資源

載入資源文件路徑： db.properties

  • 注意：載入properties文件，只能使用Propertis類的load方法

■ 方式1：使用絕對路徑–new FileInputStream(“絕對路徑”) [不推薦]

Properties p = new Properties();
InputStream in = new FileInputStream("db.properties文件的絕對路徑");//絕對路徑
p.load(in);//載入資源

✿ 方式2：使用相對路徑–相對於classpath的根路徑(位元組碼輸出路徑) [推薦]

  • 此時得使用類載入器ClassLoader，類載入器默認就是從classpath根路徑去尋找文件的
Properties p = new Properties();
//ClassLoader loader = CreateObjDemo.class.getClassLoader();//可以通過Class類的getClassLoader()方法獲取
ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();//一般選擇通過執行緒獲取類載入器【因為可以不用寫類名啦】
InputStream in = loader.getResourceAsStream("db.properties");//相對路徑-相對於當前項目的輸出路徑
p.load(in);//載入資源

■ 方式3：使用相對路徑–相對於當前載入資源文件的位元組碼的根路徑

Properties p = new Properties();
InputStream in = CreateObjDemo.class.getResourceAsStream("db.properties");//相對路徑-相對於載入當前資源文件的位元組碼根路徑
p.load(in);//載入資源
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