Java中的反射
反射是什么
Java的反射（reflection）机制是指在程序的运行状态中，可以构造任意一个类的对象，可以了解任意一个对象所属的类，可以了解任意一个类的成员变量和方法，可以调用任意一个对象的属性和方法。这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为Java语言的反射机制。反射被视为动态语言的关键。
学习反射之前，对于一个类的操作：
@Test
public void test1(){
//1.创建Person类的对象
Person p1 = new Person("Tom", 12);
//2.通过对象，调用其内部的属性、方法
p1.age = 10;
System.out.println(p1.toString());
p1.show();
//在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
//比如：name、showNation()以及私有的构造器
}
学习反射之后，通过反射来调用该类的属性以及方法(包括该类的私有结构)
@Test
public void test2() throws Exception{
Class<Person> clazz = Person.class;
//1.通过反射，创建Person类的对象
Constructor<Person> cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
Person tom = cons.newInstance("Tom", 12);
System.out.println(tom.toString());
//2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
//调用属性
Field age = clazz.getDeclaredField("age");
age.set(tom,10);
System.out.println(tom.toString());
//调用方法
Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
show.invoke(tom);
System.out.println("=================================");
//通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
//调用私有的构造器
Constructor<Person> cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
cons1.setAccessible(true);
Person jerry = cons1.newInstance("Jerry");
System.out.println(jerry.toString());
//调用私有的属性
Field name = clazz.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(jerry,"Jack");
System.out.println(jerry);
//调用私有的方法
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
showNation.setAccessible(true);
String nation = (String) showNation.invoke(jerry, "中国");//相当于jerry.showNation("中国")
System.out.println(nation);
}
关于java.lang.Class类的理解
- 类的加载过程：
程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
接着使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。
加载到内存中的类，称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。 - 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
- 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。
获取Class实例的方式（前三种方式需要掌握）
@Test
public void test3() throws ClassNotFoundException {
//方式一：调用运行时类的属性：.class
Class<Person> clazz1 = Person.class;
System.out.println(clazz1);
//方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()
Person p1 = new Person();
Class<? extends Person> clazz2 = p1.getClass();
System.out.println(clazz2);
//方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
Class<?> clazz3 = Class.forName("reflection.Person");
System.out.println(clazz3);
System.out.println(clazz1 == clazz2);
System.out.println(clazz1 == clazz3);
//方式四：使用类的加载器：ClassLoader （了解）
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
Class<?> clazz4 = classLoader.loadClass("reflection.Person");
System.out.println(clazz4);
System.out.println(clazz1 == clazz4);
}
不仅仅是类才有Class实例，也可以是其他结构：
@Test
public void test4(){
Class c1 = Object.class; //类
Class c2 = Comparable.class; //接口
Class c3 = String[].class; //数组
Class c4 = int[][].class; //二维数组
Class c5 = ElementType.class; //枚举类
Class c6 = Override.class; //注解
Class c7 = int.class; //基本数据类型
Class c8 = void.class; //void
Class c9 = Class.class; //Class类本身
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class c10 = a.getClass();
Class c11 = b.getClass();
//只要数组的元素类型与维度一样，就是同一个Class
System.out.println(c10 == c11);
}
通过反射创建对应的运行时类的对象
newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参构造器。
要想此方法正常的创建运行时类的对象，有如下的要求：
- 运行时类必须提供空参的构造器
- 空参构造器的访问权限得够，通常设置为public。
开发时会在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因如下：
- 便于通过反射，创建运行时类的对象。
- 便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器
@Test
public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
Class<Person> clazz = Person.class;
Person p = clazz.newInstance();
System.out.println(p);
}
通过newInstance()方法和forName()方法来体会反射的动态性
@Test
public void test2(){
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int num = new Random().nextInt(3);
String classPath = "";
switch (num){
case 0:
classPath = "java.lang.Object";
break;
case 1:
classPath = "java.util.Date";
break;
case 2:
classPath = "reflection.Person";
break;
}
try {
Object obj = getInstance(classPath);
//无法确定输出的obj实例到底是哪个类，可能是Object，也可能是Date或者Person
System.out.println(obj);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public Object getInstance(String classPath) throws Exception{
Class clazz = Class.forName(classPath);
return clazz.newInstance();
}
了解类的加载器
Java类加载器（Java Classloader）是Java运行时环境（JRE）的一部分，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中。类通常是按需加载，即第一次使用该类时才加载。由于有了类加载器，Java运行时系统不需要知道文件与文件系统。每个Java类必须由某个类加载器装入到内存。
JVM中有3个默认的类加载器：
- Bootstrap ClassLoader(引导类加载器)：由原生代码编写，不继承自java.lang.ClassLoader。负责加载核心Java库。
- Extension ClassLoader(拓展类加载器)：Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录，该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
- Application ClassLoader(系统类加载器)：一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
@Test
public void test1(){
//对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//调用系统类加载器的getParent()：获取扩展类加载器
ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent();
System.out.println(classLoader1);
//调用扩展类加载器的getParent()：无法获取到引导类加载器
//引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类的。
ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
System.out.println(classLoader2);//输出为null，无法获取到引导类加载器
//String作为为java核心类之一，也是通过引导类加载器加载
ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
System.out.println(classLoader3);//同样为null，无法获取引导类加载器
}
使用类的加载器读取配置文件：
@Test
public void test2() throws Exception{
Properties pros = new Properties();
//使用类的加载器读取配置文件
//配置文件默认识别为：当前module的src下
ClassLoader loader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
InputStream is = loader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
pros.load(is);
String user = pros.getProperty("user");
String pass = pros.getProperty("pass");
System.out.println("user = " + user + ", password = " +pass);
}
动态代理——反射的应用之一
代理模式是常用的java设计模式，他的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。简单的说就是，我们在访问实际对象时，是通过代理对象来访问的，代理模式就是在访问实际对象时引入一定程度的间接性。
动态代理是代理模式中的一种。动态代理中，代理类并不是在Java代码中定义的，而是在运行时根据我们在Java代码中的“指示”动态生成的。相比于静态代理， 动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理，而不用修改每个代理类中的方法。 动态生成代理类就需要通过反射来实现。
要想实现动态代理，需要解决以下两个问题
问题一：如何根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象。
问题二：当通过代理类的对象调用方法a时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法a。
测试代码：
//代理类与被代理类公共的接口
interface Human{
String getBelief();
void eat(String food);
}
//被代理类
class SuperMan implements Human{
@Override
public String getBelief() {
return "I believe I can fly!";
}
@Override
public void eat(String food) {
System.out.println("我喜欢吃" + food);
}
}
//定义一个动态生成代理类的工厂
class ProxyFactory{
//调用此方法，返回一个代理类的对象。解决问题一
public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.bind(obj);
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(),handler);
}
}
//定义一个Handler
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值
public void bind(Object obj){
this.obj = obj;
}
//当我们通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
//将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
//obj：被代理类的对象
Object returnValue = method.invoke(obj, args);
//上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。
return returnValue;
}
}
//测试
public class ProxyTest {
public static void main(String[] args) {
SuperMan superMan = new SuperMan();
//proxyInstance:代理类的对象
Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
//当通过代理类对象调用方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
String belief = proxyInstance.getBelief();
System.out.println(belief);
proxyInstance.eat("四川麻辣烫");
}
}
