反射

反射

获得反射对象

1. 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间借助于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")

2. 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，我们形象的称之为：反射

3. 优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

4. 缺点：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。

例题

package come.Reflection;
//什么叫反射
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        //通过反射获取类的class对象
        Class c1 =Class.forName("come.Reflection.User");
        System.out.println(c1);

        Class c2 =Class.forName("come.Reflection.User");
        Class c3 =Class.forName("come.Reflection.User");
        Class c4 =Class.forName("come.Reflection.User");

        //一个类在内存中只有一个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

1. Class本身也是一个类

2. Class对象只能由系统建立对象

3. 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例

4. 一个Class对象对应得是一个加载到JVM中的.class文件

5. 每一个类通过的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成

6. 通过class可以完整的得到一个类中的所有被加载的结构

7. 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的常用方法

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()//获得当前Class对象接口
ClassLoader getClassLoader()//返回该类的类加载器
Constructor[] getConstructirs()//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paramType
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，且该类名在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException

  ​ Class clazz = Class.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

例题：测试class类的创建方法有哪些

package come.Reflection;
//测试class类的创建方式有哪些
public class Test02 {
    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("come.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());

        //方法四： 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";
    }
}

那些类型可以有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

​ void

例题：所有类型的Class

package come.Reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的CLass
public class Test03 {
    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
        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());

    }
}

Java内存分析

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

1. 类的加载(Load) ： 将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。
2. 类的链接(Link) ： 将类的二进制数据合并到JRE中
3. 类的初始化(Initialize) : JVM负责进行初始化

类加载与ClassLoader的理解

1. 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
2. 链接：将Java类的二进制代码合并到JVM运行状态之中的过程

​ 。验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面问题

​ 。准备：正式变量名（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。

3. 初始化：

​ 。执行类构造器()方法的过程，类构造器()方法是由编译器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。（类构造器是构造信息的，不是直接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。

例题

package come.Reflection;
public class Test04 {
    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class对象
        2.连接，连接结束 m =0
        3. 初始化
        <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类的无参构造初始化");
    }
}

什么时候会发生类初始化？

1. 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，则先会初始化他的父类

2. 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（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）

例题：类什么时候会发生初始化

package come.Reflection;
//类什么时候会发生初始值
public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        //1.主动引用
       // Son son = new Son();

        //反射也会产生主动引用
        //Class.forName("come.Reflection.Son");

        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);

        //数组也不会加载类
        //Son[] array = new Son[5];

        //子类中调用常量也不会引起初始化
        System.out.println(Son.N);
    }
}

class Father{
    static int b =2;
    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }
    static int m =100;
    static final int N = 1;
}

类加载器的作用

1. 类加载的作用：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，然后再堆中生产一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区的中类数据的访问入口

2. 类缓存：标准JavaSE类加载器可以按照要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间，不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

3. 类加载器作用是用来把类（Class)装在进内存中，JVM规范定义了如下类型的类加载器

​ 。引导类加载器：用C++编写，是JVM自带的类加载器，免费Java平台核心库，用来装载核心类库，该加载器无法直接获取

​ 。扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库

​ 。系统类加载器： 负责java-classpath或-D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

例题

package come.Reflection;

import java.util.concurrent.Callable;

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        //获得系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获得系统类加载器的父类加载器-->扩展加载器
        ClassLoader parent =systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获得系统类加载器的父类加载器-->根加载器(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("come.Reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的内是谁加载的
        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"));
        
      
    }
}

创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构

1. 通过反射获取运动时类的完整结构

​ Field 、Method、Constructor、Superclass、 Interface、Annotation

2. 实现的全部接口 、所继承的父类、全部构造器、全部的方法、全部的Field

、注解

例题

package come.Reflection;

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

//获得类的信息
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,NoSuchFieldException,NoSuchMethodException{
        Class c1 = Class.forName("come.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[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        fields = c1.getDeclaredFields();//找到全部的属性
        for (Field field : fields){
            System.out.println(field);
        }
        //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();//获得本类及其父类的所有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
       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();
        for(Constructor constructor : constructors)
        {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getConstructors();
        for(Constructor constructor : constructors)
        {
            System.out.println("#"+constructor);
        }

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

    }
}

动态创建对象执行方法

Class对象，能做什么

1. 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

调用指定的方法

1. 通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成

​ 。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

​ 。 之后使用Object invoke（Obejct 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

2. Object invoke（Obejct obj，Object ... args)

​ 。Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回值null

​ 。若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null

​ 。 若原方法形参列表为空，则Object[] args为null

​ 。若原方法声明为private，则需要在调用此invoke()方法前，显示方法对象setAccessible(true)方法，将可访问private的方法

例题：动态的创建对象

package come.Reflection;

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

//动态的创建对象，通过反射
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("come.Reflection.User");

        //构造对象
       // User user =(User) c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
       // System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
       // Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
       // User user2 =(User) constructor.newInstance("hi", 001, 8);
       // System.out.println(user2);

        //通过反射调用普通方法
        User user3 =(User) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);

        //invoke : 激活的意思
        //(对象 ，"方法的值")
        setName.invoke(user3,"hi2");
        System.out.println(user3.getName());

        //通过反射操作属性
        System.out.println("===================");
        User user4 =(User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");

        //不能直接操作私有属性，需要关闭程序的安全监测，属性或者方法的setAccessible(true)
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"hi3");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}

性能对比分析

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

​ 。提高反射的效率，如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true

​ 。使得原来无法访问的私有成员也可以访问

4. 参数为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

例题：分析性能问题

package come.Reflection;

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

//分析性能问题
public class Test09 {
    //普通方式调用
    public  static void test01(){
        User user = new User();

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
              user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方式执行10亿次："+(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 < 1000000000; i++) {
           getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式执行10亿次："+(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 < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

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

获得泛型信息

反射操作泛型

1. 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类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有泛型有关的类型全部擦除
2. 为了通过反射操作这些类型，Java新增加了ParameteriedType,GenericArrayType,TypeVariable和WildcardType 几种类型来代表不能被归一到class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型
3. ParameterizedType:表示一种参数化类型：比如Collection
4. 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
5. TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口
6. WildcardType：代表一种通配符类型表达式

例题：通过反射获得泛型

package come.Reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class Test10 {

    public void test01(Map<String,User> map,List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }

    public Map<String,User> test02 (){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test10.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();

        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println("#" + genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        method = Test10.class.getMethod("test02", null);

        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

获得注解信息

反射操作注解

练习：ORM

​ 。Object relationship Mapping---》对象关系映射

​ class Student{ intid; String name; int age;}

​ 。 类和表结构对应

​ 。 属性和字段对应

​ 。 对象和记录对应

例题：练习反射操作注解

package come.Reflection;

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

//练习反射操作注解
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("come.Reflection.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获得注解的value的值
        TableDIGE tableDIGE =(TableDIGE)c1.getAnnotation(TableDIGE.class);
        String value = tableDIGE.value();
        System.out.println(value);

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

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

    public Student2(){

    }

    public Student2(int id, int age, int 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 int getName() {
        return name;
    }

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

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

//类名注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableDIGE{
    String value();
}

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