Java框架基础——反射(reflect)

一、Class类的使用

1）在面向对象(oop)的世界里，万事万物皆对象。
　　在Java中，包括基本的数据类型，都是对象。
　　Class c = int.class;//int 的类类型
　　那就是说：
　　类是对象，类是java.lang.Class类的实例对象。这个对象我们称之为类类型。
　　换言之，每一个类都有一个类类型，这个类类型就是java.lang.Class的实例对象
2）如何获取一个类的类类型（三种方法）

• 类名.class;
• 类的对象.getClass();
• Class.forName(“类的全称包含包名”);

　　class Foo{}
　　Foo foo1=new Foo();
　　1. Class c1 = Foo.Class;//任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class
　　2. Class c2 = foo1.getClass()//已经知道该类的对象通过getClassF方法
　　3. Class c3 = null;
　　c3 = Class.forName("com.immoc.reflect.Foo");
　　//of course, c1 == c2 == c3 is true
3)利用类类型来创造实例对象(需要有无参数的构造方法)(需要有强制类型转化，且有异常抛出)
　　Foo foo2 = (Foo)(c1.newInstance());
　　Foo foo3 = (Foo)(c2.newInstance());
　　Foo foo4 = (Foo)(c3.newInstance());

package com.study.reflect;

/**
 * @description  6  * @date 2016-3-28 下午4:06:29 
 */
public class ClassDemo1 {

    public static void main(String[] args){
        //Foo的实例对象如何表示？
        Foo foo1=new Foo();//foo1就表示Foo的实例对象
        //Foo这个类也是一个实例对象，它是Class类的对象，那Class类的实例对象，如何表示呢？
        //任何一个类都是Class的实例对象，但是不能通过new关键字来创建。这个实例对象有三种表示方式：
        
        //第一种表示方式---->实际是在告诉我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class
        Class c1=Foo.class;//如果Foo已经存在，可以用这种方法来创建Foo的类类型（class type），即Foo类的类类型就是Class类的一个实例对象。
        
        //第二种方式-->已知该类的对象，通过getClass方法
        Class c2=foo1.getClass();//如果Foo类的对象foo1已经存在，可以通过这种方法来创建Foo类的类类型。
        
        /**
         * 上面官网说c1,c2 是表示了Foo类的类类型（class type）---->指的就是Class的对象
         * 类类型，即万事万物皆对象，
         * 类也是一个对象，是Class类的实例对象
         * 这个对象我们把它称为该类的类类型
         */
        
        //不管c1 or c2,他们都代表了Foo类的类类型，一个类只可能是Class类的一个实例对象
        System.out.println(c1==c2);//true
        
        //第三种表示：
        Class c3=null;
        try {
            c3=Class.forName("com.study.reflect.Foo");//通过Foo的全称来创建
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(c2==c3);//true
        
        //我们完全可以通过类的类类型创建该类的对象实例-->通过c1 or c2 or c3 创建Foo的实例
        try {
            //如果c1是A类的类类型，创建的就是A类的实例对象，所以需要做强制类型转换，也会有异常
            Foo foo = (Foo) c1.newInstance();//这个前提要求是需要有无参数的构造方法
            foo.print();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}
class Foo{
    void print(){
    }
}

二、动态加载类

首先区分什么是动态加载和静态加载。

也就是区分编译和运行。

• new 创建对象，是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有可能使用到的类
• 通过动态加载类可以解决该问题。通过类类型创建该类的对象

1、静态加载类，是编译时刻加载；动态加载类，是运行时刻加载
2、new创建对象：是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的【可能使用到的类】。有一个类有问题（如不存在），都不能通过编译，会报错。
3、Class.forName()通过动态加载类，可以用到一个类时，才进行加载。
【功能性的类尽量使用动态加载，并对新添的类实现功能性接口（标准），这样就不用重新编译】

比如：

//new 创建对象是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的可能使用到的类。eg：word excel
//通过动态加载类可以解决该问题
//动态加载类，在运行时刻加载
Class c=Class.forName(args[0]);
//通过类类型，创建该类对象
OfficeAble oa=(OfficeAble)c.newInstance();//word 和excel都想加载就用一个标准oa
oa.start();
—————————————————————————————————
//编写一个标准接口
interface OfficeAble
{
public void start();
}
—————————————————————————————————
//让word 和excel继承oa
class Excel implements OfficeAble
{
    public void start(){
}
}

动态加载的好处（设计思想）：
扩展性，主程序不需要修改，不需要重新编译，只要新功能实现了相同的接口，启动的时候换个新的参数就可以。

三、获取方法信息

public class ClassDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 基本数据类型、void关键字都存在类类型
         */
        Class c1=int.class;//基本数据类型int的类类型
        Class c2=String.class;//String类的类类型（可以理解为String类的字节码,如：编译生成的xx.class文件即xx的字节码文件）
        Class c3=double.class;//double这个数据类型的类类型
        Class c4=Double.class;//Double这个类的类类型
        Class c5=void.class;//在类里面声明的，比如void,也是有类类型
        
        //获取类的全称getName()
        System.out.println(c1.getName());//输出：int
        System.out.println(c2.getName());//输出：java.lang.String
        //获取不包含包名的类的全称
        System.out.println(c2.getSimpleName());//输出：String
        
    }
}

Class类的基本API操作

获取类的全部信息，包括类的成员函数、成员变量

public class ClassUtil {

    /**
     * 
     * @description 打印类的信息，包括类的成员函数、成员变量
     * @date 2016-3-28 下午5:12:42 
     * @param @param obj 该对象所属类的信息
     * @return void
     */
    public static void printClassMessage(Object obj){
        //要获取类的信息，首先要获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();//传递的是哪个子类的对象，c就是该子类的类类型
        //获取类的名称
        System.out.println("类的名称是："+c.getName());
        //在Java中，方法是Method类的对象
        /**
         * Method类，是方法的对象
         * 一个成员方法就是一个Method的对象
         * Method类中封装了对方法的操作
         * getMethods()方法获取的是所有public的函数，包括父类继承而来的
         * getDeclaredMethods()获取的是所有该类自己声明的方法，不问访问权限
         */
        Method[] methods = c.getMethods();
        Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods();
        for(int i=0;i<methods.length;i++){
            //得到方法的名称
            System.out.print(methods[i].getName()+"(");
            //获得参数类型--->得到的参数列表的类型的类类型
            Class[] parameterTypes = methods[i].getParameterTypes();
            for(Class class1 : parameterTypes){
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.print(")");
            //得到方法的返回值类型的类类型
            Class returnType = methods[i].getReturnType();//如果方法返回得到的是int,那结果就是int.class
            System.out.println("方法的返回值类型名称："+returnType.getName());//这个得到的就是名称int
        }
    }
}

测试类：

public class ClassDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        String s="Hello";
        ClassUtil.printClassMessage(s);
        
        System.out.println("=================================");
        Integer i=1;
        ClassUtil.printClassMessage(i);
    }
}

 运行结果：

类的名称是：java.lang.String
hashCode()方法的返回值类型名称：int
compareTo(java.lang.Object,)方法的返回值类型名称：int
compareTo(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：int
indexOf(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：int
indexOf(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：int
indexOf(int,)方法的返回值类型名称：int
indexOf(int,int,)方法的返回值类型名称：int
equals(java.lang.Object,)方法的返回值类型名称：boolean
toString()方法的返回值类型名称：java.lang.String
charAt(int,)方法的返回值类型名称：char
codePointAt(int,)方法的返回值类型名称：int
codePointBefore(int,)方法的返回值类型名称：int
codePointCount(int,int,)方法的返回值类型名称：int
compareToIgnoreCase(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：int
concat(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
contains(java.lang.CharSequence,)方法的返回值类型名称：boolean
contentEquals(java.lang.StringBuffer,)方法的返回值类型名称：boolean
contentEquals(java.lang.CharSequence,)方法的返回值类型名称：boolean
copyValueOf([C,int,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
copyValueOf([C,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
endsWith(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：boolean
equalsIgnoreCase(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：boolean
format(java.lang.String,[Ljava.lang.Object;,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
format(java.util.Locale,java.lang.String,[Ljava.lang.Object;,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
getBytes(java.nio.charset.Charset,)方法的返回值类型名称：[B
getBytes()方法的返回值类型名称：[B
getBytes(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：[B
getBytes(int,int,[B,int,)方法的返回值类型名称：void
getChars(int,int,[C,int,)方法的返回值类型名称：void
intern()方法的返回值类型名称：java.lang.String
isEmpty()方法的返回值类型名称：boolean
lastIndexOf(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：int
lastIndexOf(int,)方法的返回值类型名称：int
lastIndexOf(int,int,)方法的返回值类型名称：int
lastIndexOf(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：int
length()方法的返回值类型名称：int
matches(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：boolean
offsetByCodePoints(int,int,)方法的返回值类型名称：int
regionMatches(int,java.lang.String,int,int,)方法的返回值类型名称：boolean
regionMatches(boolean,int,java.lang.String,int,int,)方法的返回值类型名称：boolean
replace(char,char,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
replace(java.lang.CharSequence,java.lang.CharSequence,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
replaceAll(java.lang.String,java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
replaceFirst(java.lang.String,java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
split(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：[Ljava.lang.String;
split(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：[Ljava.lang.String;
startsWith(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：boolean
startsWith(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：boolean
subSequence(int,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.CharSequence
substring(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
substring(int,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
toCharArray()方法的返回值类型名称：[C
toLowerCase()方法的返回值类型名称：java.lang.String
toLowerCase(java.util.Locale,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
toUpperCase()方法的返回值类型名称：java.lang.String
toUpperCase(java.util.Locale,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
trim()方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf([C,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(long,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(float,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(double,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(java.lang.Object,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(char,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf([C,int,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
valueOf(boolean,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
wait()方法的返回值类型名称：void
wait(long,int,)方法的返回值类型名称：void
wait(long,)方法的返回值类型名称：void
getClass()方法的返回值类型名称：java.lang.Class
notify()方法的返回值类型名称：void
notifyAll()方法的返回值类型名称：void
=================================
类的名称是：java.lang.Integer
hashCode()方法的返回值类型名称：int
reverseBytes(int,)方法的返回值类型名称：int
compareTo(java.lang.Object,)方法的返回值类型名称：int
compareTo(java.lang.Integer,)方法的返回值类型名称：int
equals(java.lang.Object,)方法的返回值类型名称：boolean
toString(int,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
toString(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
toString()方法的返回值类型名称：java.lang.String
toHexString(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
decode(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
valueOf(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
valueOf(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
valueOf(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
reverse(int,)方法的返回值类型名称：int
byteValue()方法的返回值类型名称：byte
doubleValue()方法的返回值类型名称：double
floatValue()方法的返回值类型名称：float
intValue()方法的返回值类型名称：int
longValue()方法的返回值类型名称：long
shortValue()方法的返回值类型名称：short
parseInt(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：int
parseInt(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：int
bitCount(int,)方法的返回值类型名称：int
getInteger(java.lang.String,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
getInteger(java.lang.String,int,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
getInteger(java.lang.String,java.lang.Integer,)方法的返回值类型名称：java.lang.Integer
highestOneBit(int,)方法的返回值类型名称：int
lowestOneBit(int,)方法的返回值类型名称：int
numberOfLeadingZeros(int,)方法的返回值类型名称：int
numberOfTrailingZeros(int,)方法的返回值类型名称：int
rotateLeft(int,int,)方法的返回值类型名称：int
rotateRight(int,int,)方法的返回值类型名称：int
signum(int,)方法的返回值类型名称：int
toBinaryString(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
toOctalString(int,)方法的返回值类型名称：java.lang.String
wait()方法的返回值类型名称：void
wait(long,int,)方法的返回值类型名称：void
wait(long,)方法的返回值类型名称：void
getClass()方法的返回值类型名称：java.lang.Class
notify()方法的返回值类型名称：void
notifyAll()方法的返回值类型名称：void

四、获取成员变量、构造函数信息

public class ClassUtil {

    /**
     * 
     * @description 打印类的成员函数的信息
     * @date 2016-3-28 下午5:12:42 
     * @param @param obj 该对象所属类的信息
     * @return void
     */
    public static void printClassMethodMessage(Object obj){
        //要获取类的信息，首先要获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();//传递的是哪个子类的对象，c就是该子类的类类型
        //获取类的名称
        System.out.println("类的名称是："+c.getName());
        //在Java中，方法是Method类的对象
        /**
         * Method类，是方法的对象
         * 一个成员方法就是一个Method的对象
         * Method类中封装了对方法的操作
         * getMethods()方法获取的是所有public的函数，包括父类继承而来的
         * getDeclaredMethods()获取的是所有该类自己声明的方法，不问访问权限
         */
        Method[] methods = c.getMethods();
        Method[] declaredMethods = c.getDeclaredMethods();
        for(int i=0;i<methods.length;i++){
            //得到方法的名称
            System.out.print(methods[i].getName()+"(");
            //获得参数类型--->得到的参数列表的类型的类类型
            Class[] parameterTypes = methods[i].getParameterTypes();
            for(Class class1 : parameterTypes){
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.print(")");
            //得到方法的返回值类型的类类型
            Class returnType = methods[i].getReturnType();//如果方法返回得到的是int,那结果就是int.class
            System.out.println("方法的返回值类型名称："+returnType.getName());//这个得到的就是名称int
        }
    }

    /**
     * @description 打印类的成员变量的信息
     * @date 2016-3-29 上午9:32:58 
     * @param @param obj 该对象所属类的信息
     * @return void
     */
    public static void printClassFieldMessage(Object obj) {
        //要获取类的信息，首先要获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();//传递的是哪个子类的对象，c就是该子类的类类型
        /**
         * 成员变量也是对象
         * 它是java.lang.reflect.Field的对象
         * Field类封装了关于成员变量的操作
         * getFields()方法获取的是所有的public的成员变量的信息
         * getDeclaredFields()方法获取的是该类自己声明的成员变量信息,不问访问权限
         */
        Field[] fields = c.getFields();//public的成员变量用的比较少
        Field[] declaredFields = c.getDeclaredFields();
        for(Field field:declaredFields){
            //得到成员变量的类型的类类型
            Class fieldType = field.getType();
            String typeName = field.getName();
            //得到成员变量的名称
            String fieldName = field.getName();
            System.out.println(typeName+" "+fieldName);
        }
    }
    
    /**
     * 
     * @description 打印对象的构造函数信息
     * @date 2016-3-29 上午9:39:50 
     * @param @param obj 该对象所属类的信息
     * @return void
     */
    public static void printClassConstructorMessage(Object obj){
        //要获取类的信息，首先要获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();//传递的是哪个子类的对象，c就是该子类的类类型
        /**
         * 构造函数也是对象
         * 它是java.lang.reflect.Constructor的对象
         * Constructor类中封装了构造函数的信息
         * getConstructors()获取所有public的构造函数
         * getDeclaredConstructors()获取的是该类自己声明的所有的构造函数
         * 构造方法是没有返回值类型的
         */
        Constructor[] constructors = c.getConstructors();
        Constructor[] declaredConstructors = c.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : declaredConstructors) {
            System.out.print(constructor.getName()+"(");
            //获取构造函数的参数列表--->得到的是参数列表的类类型
            Class[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (Class class1 : parameterTypes) {
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.println(")");
        }
    }
}

测试类：

/**
 * @description 测试ClassUtil类的操作
 * @date 2016-3-28 下午5:34:47 
 */
public class ClassDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=========获取类的成员函数的信息========================");
        //测试获取类的成员方法的信息
        String s="Hello";
        ClassUtil.printClassMethodMessage(s);
        
        Integer i=1;
        ClassUtil.printClassMethodMessage(i);
        
        System.out.println("=========获取类的成员变量的信息========================");
        //测试获取类的成员变量的信息
        Integer i1=1;
        ClassUtil.printClassFieldMessage(i);
        
        System.out.println("=========获取类的构造函数的信息========================");
        ClassUtil.printClassConstructorMessage("Hello");
        ClassUtil.printClassConstructorMessage(new Integer(1));
    }
}

注意：要获取类的信息，首先要获取类的类类型。obj.getClass()　　

五、方法的反射

1、如何获取某个方法

方法的名称和方法的参数列表才能唯一决定某个方法

2、方法反射的操作

method.invoke(对象，参数列表)

public class MethodDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        /**思考：如何获得方法对象，然后用方法对象进行反射操作
         * 1、要获取一个方法首先要获取类的信息，获取类的信息首先要获取类的类类型
         * 2、获取方法必须要有名称和参数列表来决定
         */
        //1、首先要获取类的信息，获取类的信息首先要获取类的类类型
        A a1=new A();
        Class c = a1.getClass();
        
        /*2、获取方法 名称和参数列表来决定
         * getMethod获取的是public的方法
         * getDeclaredMethod()获取自己声明的方法
         */
        try {
            //获取print(int,int)方法.
            System.out.println("=================获取print(int,int)===============");
            //这个一定会抛出异常，我们这里简单的处理一下异常，原因：万一这个方法（带两个整型参数的方法）不存在呢
            Method method = c.getMethod("print", new Class[]{int.class,int.class});//这个方法中“...”代表可变参数，当有几个参数的时候，可以new Class数组
            //也可以这样写：有几个参数就传几个参数
            Method method2 = c.getMethod("print", int.class,int.class);
            a1.print(10, 20);//普通调用(可以理解为a1这个对象操作方法对象print)
            /*方法的反射操作是用method/method2对象来进行方法调用 和a1.print()调用的效果完全相同
             *方法如果没有返回值，返回null。有返回值就返回具体的返回值如下面的Object o
             */
            Object o = method.invoke(a1, new Object[]{10,20});//方法的反射(可以理解为print这个方法对象，即method/method2来操作a1，即上面普通调用反过来操作，通过invoke来进行操作)
            //也可以这样：
            Object o1 = method.invoke(a1, 10,20);
            
            
            
            System.out.println("=================获取print(String,String)===============");
            //获取方法print(String,String)
            Method method3 = c.getMethod("print", String.class,String.class);
            a1.print("hello", "world");//普通调用
            //对方法进行反射操作
            Object o2 = method3.invoke(a1, "hello","world");
            
            
            
            
            System.out.println("=================获取print()无参方法===============");
//            Method method4 = c.getMethod("print", new Class[]{});
            Method method5 = c.getMethod("print");//没有参数就不传
//            method5.invoke(a1, new Object[]{});
            method5.invoke(a1);
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class A{
    public void print(){
        System.out.println("hello world");
    }
    public void print(int a,int b){
        System.out.println(a+b);
    }
    public void print(String a,String b){
        System.out.println(a.toUpperCase()+","+b.toUpperCase());
    }
}

六、通过反射了解集合泛型的本质

通过Class、Method来认识集合泛型的本质

public class MethodDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list=new ArrayList();
        
        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();
        list1.add("hello");
//        list1.add(20);//传个整型，就是错误的
        
        Class c1 = list.getClass();
        Class c2 = list1.getClass();
        System.out.println(c1==c2);//true
        /**
         * 分析：
         * Class,我们可以认为是类类型或字节码，因为文件编译之后就生成*.class文件
         * 也就是说：反射的操作（Class、Method、field的操作）都是编译之后的操作（就是变成字节码之后的操作）就是在运行时刻执行的
         * 
         * c1==c2结果返回true说明编译之后集合的泛型是去泛型化的
         * Java中集合的泛型，是防止错误输入的，只在编译阶段有效，绕过编译就无效了
         * 验证：我们可以通过方法的反射来操作，绕过编译
         */    
        try {
            Method method = c2.getMethod("add", Object.class);//参数是Object类型，没有任何的泛型类型
            method.invoke(list1,20);//绕过了编译就绕过了泛型
            System.out.println(list1.size());//输出size为2，说明整型20加进去list1集合里面了
            System.out.println(list1);//输出[hello, 20]
            //不能再用foreach进行遍历了，这时他认为都是String类型，会报异常：java.lang.ClassCastException，会提示说int类型不能转换成String类型
            /*for (String string : list1) {
                System.out.println(string);
            }*/
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } 
    }
}