反射机制

静态 VS 动态语言

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。
• 主要的动态语言：Object-C,C#,JavaScript,PHP,Python等。

静态语言

• 与动态语言想对应的，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 Reflection

• Reflection(反射)是Java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。

Class c = Class.forName("java.lang.String")

• 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。我们形象的称为：反射
• 正常方式：引入需要的“包类”名称-->通过new实例化-->取得实例化对象
• 反射方式：实例化对象-->getClass()方法-->得到完整的“包类”名称

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
• 在运行时处理注释
• 生成动态代理
• 。。。。

优点

• 可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

抽点

对性能有影响，使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉ＪＶＭ，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

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
• ....

package com.xiao.reflection;

//什么叫反射
public class Test02 extends Object{
    //通过反射获取类的Class对象
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.xiao.reflection.User");
        System.out.println(c1);

        Class c2 = Class.forName("com.xiao.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.xiao.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.xiao.reflection.User");

        //一个类在内存中只能一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中。
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());

    }


}
//实体类: pojo ,entity
class User {
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    public  User(){

    }


    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }
        public String getName () {
            return name;
        }

        public void setName (String name){
            this.name = name;
        }

        public int getId () {
            return id;
        }

        public void setId ( int id){
            this.id = id;
        }

        public int getAge () {
            return age;
        }

        public void setAge ( int age){
            this.age = age;
        }

        @Override
        public String toString () {
            return "User{" +
                    "name=‘" + name + ‘\‘‘ +
                    ", id=" + id +
                    ", age=" + age +
                    ‘}‘;

         }
}

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

Class类

对象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,JDE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结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void[])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
• 一个加载的类在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所有被加载的结构
• Class类是Reflection的根源,针对任何你想动态加载,运行的类,唯有先获得相应的Class对象

Class类的常用方法

方法名 功能说明

static ClassforName(String name) 返回指定类名name的Class对象

Object newInstance() 调用缺省构造函数,返回Class对象的一个实例

getName() 返回此Class对象所表示的实体(类,接口,数组类或void)的名称

Class getSuperClass() 返回当前Class对象的父类的Class对象

Class[] getinterfaces() 获取当前Class对象的接口

ClassLoader getClassLoader() 返回该类的类加载器

Constructor[] getConstructors() 返回一个包含某些Constructor对象的数组

Method getMothed(String name,Class..T) 返回一个Method对象,此对象的形参类型为param Type

Field[] getDeclaredFields() 返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例

• 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.
  • Class clazz = Person.class;
• 已知某个类的实例,调用该实例的getClass()方法获取Class对象
  • Class clazz = Person.getClass();
• 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
  • Class clazz = Person.forName("demo01,Student");
• 内置基本数据类型可以直接用类名.Type
• 还可以利用ClassLoader

package com.xiao.reflection;

//测试class类的创建方式有哪些
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是："+person.name);

        //方式一：通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二：forname获得
        Class c2 = Class.forName("com.xiao.reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式三：通过类名.class获得
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //获得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);


    }

}
class Person{
    public String name;

    public Person(){

    }

    public Person(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name=‘" + name + ‘\‘‘ +
                ‘}‘;
    }
}

class Student extends Person{
    public Student(){
        this.name = "学生";
    }
}

class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name = "老师";
    }
}

哪些类型可以有Class对象

• class:外部类,成员(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@interface
• primitive type:基本数据类型
• void

package com.xiao.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的class
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;  //类
        Class c2 = Comparable.class;  //接口
        Class c3 = String[].class;  //一维数组
        Class c4 = int[][].class;  //二维数组
        Class c5 = Override.class; //注解
        Class c6 = ElementType.class;  //枚举
        Class c7 = Integer.class;  //基本数据类型
        Class c8 = void.class;  //void
        Class c9 = Class.class;  //Class

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        //只要元素类型与维度一样，就是同一个class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];

        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());

    }
}

类的加载与ClassLoader

• 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.

• 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,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()方法的过程.类构造器()方法是由编译其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()方法在多线程环境中被正确加锁和同步.

  package com.xiao.reflection;
  
  public class Test05 {
      public static void main(String[] args) {
          A a = new A();
          System.out.println(A.m);
          /*
          1.加载到内存，会产生一个类对应的Class对象
          2.链接，链接结束后 m = 0
          3.初始货
                  <clinit>(){
                             System.out.println("A类静态代码块初始化");
                             m = 300;
                             m= 100;
                  }
                   m= 100;
           */
      }
  }
  
  class A{
      static {
          System.out.println("A类静态代码块初始化");
          m = 300;
  
      }
      static int m= 100;
  
      public A(){
          System.out.println("A类地无参构造初始化");
      }
  }
  

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.如: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(常量的链接阶段就存入调用类的常量池中了)

package com.xiao.reflection;

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器--》扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器--》根加载器（c/c++）
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.xiao.reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的类是谁加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

        //双亲委派机制
       

    }
}

创建运行时类的对象

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
• 注解
• ....

package com.xiao.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//获得类的信息
public class Test08 {
    private static Constructor[] Constructors;

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.xiao.reflection.User");

        User user = new User();
        c1 = user.getClass();

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());  //获得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());  //获得类名

        //获得类的属性
        System.out.println("====================");
        Field[] field = c1.getFields();  //只胡找到public属性
     //   for (Field field1 : field) {
       //     System.out.println(field1);
       // }
        field = c1.getDeclaredFields();  //找到全部的属性
        for (Field field1 : field) {
            System.out.println(field1);

        }
        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);


        //获得类的方法
        System.out.println("====================");
        Method[] methods = c1.getMethods();  //获得本类及父类的全部public方法
        for (Method method : methods){
            System.out.println("正常的"+method);
        }

        methods = c1.getDeclaredMethods();  //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods){
            System.out.println("getDeclaredMethods"+method);
        }

        //获得指定方法
        //重载
        Method getName = c1.getMethod("getName",null);
        Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        //获得指定的构造器
        System.out.println("====================");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();//获得public方法
        for (Constructor constructor : constructors){
            System.out.println(constructor);
        }
        Constructors = c1.getDeclaredConstructors();   //获得本内的全部方法

        for (Constructor constructor : constructors){
            System.out.println("区分"+constructor);
        }

        //获得指定的构造器
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println("指定"+declaredConstructor);

    }
}

小结

• 在实际的操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发。
• 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
• 如何取得属性，方法，构造器的名称。修饰符

有了Class对象能做什么？

• 创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
  • 类必须有一个无参数的构造器
  • 类的构造器的访问权限需要足够
• 思考？难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？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：
  • 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class...parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
  • 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。
  • 通过Consturctor实例化对象

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

1. 通过class类的getMethod(String name,Class...parameter Types)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。
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,则需要在调用些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。
4. setAccessible
   1. Method和Field,Constructor对象都有setAccessible()方法。
   2. setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。
   3. 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。
      1. 提高反射的效率，如果代码中必须用反射，面该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true.
      2. 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
   4. 参数值为fase则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

package com.xiao.reflection;

import javafx.embed.swing.SwingNode;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//分析性能问题
public class Test10 {
    //普通方式调用
    public static void test01() {
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方式反选1000000次" + (endTime - startTime) + "ms");
    }


    //反射方式调用
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式反选1000000次" + (endTime - startTime) + "ms");
    }


    //反射方式调用 关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);

        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测反射方式反选1000000次" + (endTime - startTime) + "ms");
    }


    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

反射操作泛型

• Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除
• 为了通过反射操作这些类型，Java新增ParameterizedType，GenericArrayType.TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是双各原始类型齐名的类型。
• ParameterizedType:表示一种参数化类型，比如Collection
• GenericArrayType;表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
• TypeVariable:是各种类型变量的公共父接口
• WildcardType:代表一种通配符类型表达式

反射操作注解

• getAnnotations

• getAnnotation

• 了角什么是ORM

  • Object relationship Mapping-->对象关系映射
  • 类和表结构对应
  • 属性和字段对应
  • 对象和记录对应

• 要求：利用注解和反射完成类和表结构的映射关系

package com.xiao.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

//练习反射操作注解
public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.xiao.reflection.Student2");
        
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotations);

        }
        //获得注解的value的值
        Tablexiao Tablexiao = (Tablexiao)c1.getAnnotation(Tablexiao.class);
        String value = Tablexiao.value();
        System.out.println(value);


        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        Fieldxiao annotation = f.getAnnotation((Fieldxiao.class));
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());


    }
}
@Tablexiao(("db_student"))
class Student2{
    @Fieldxiao(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Fieldxiao(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Fieldxiao(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;



    public Student2() {

    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name=‘" + name + ‘\‘‘ +
                ‘}‘;
    }
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablexiao{
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldxiao{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

https://www.cnblogs.com/bojuetech/p/5896551.html

Java类加载机制及反射

原文：https://www.cnblogs.com/202116xi/p/14497910.html