Java反射机制

本文主要是介绍Java反射机制，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

反射Reflection

Java作为静态语言——>通过反射机制的引入，从而拥有了动态的存在

静态语言VS动态语言

动态语言

一类在运行时可以改变其结构的语言：例如函数、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

通俗来讲就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构

主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等

静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言

例如：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，但灵活的同时也会带来安全性的降低

Java Reflection

Reflection(反射)是Java被视为动态语言的关建，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.forNmae("java.lang.String")

加载完类以后，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，所以我们形象的称之为：反射

正常：引入需要的“包”——>new实例化——>获取实例化对象

反射：实例化对象——>getClass()方法——>得到完整的“包”名称

反射即是跟正常的反着来的

Java反射机制提供的功能（了解）

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
在运行时处理注解
生成动态代理（!）

Java反射的优点和缺点

优点：

可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

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

反射相关的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

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

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，JRE都为其保留了一个不变的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地结构
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

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
1. Class class = person.class;
已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
1. Class class = 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for Name()获取，可能抛出ClassNotFoundException（要在main方法上throws 抛出不然会报错）
1. Class class = Class.forName("路径");
内置基本数据类型可以直接用类名.Type——>例如：Integer.Type;
还可以利用ClassLoader

public class TestReflect2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("此人是“"+person.name);

        //方式1：通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式2：forname获得
        Class c2 = Class.forName("面试.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式3：通过类名.class获得
        Class c3= Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //方式4：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
        Class c4 = Integer.TYPE;

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

}
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";
    }

}

可以有Class对象的类

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
primitice type：基本数据类型
void

import java.lang.annotation.ElementType;

public class TestClass {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;//obj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);
    }
}

idea中，alt可以实现多行复制

int[]  a= new int[10];
        int[] b=  new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());

只要元素类型和维度一样，则就是同一个Class

Java内存分析

Java内存：

堆
栈
方法区

类的加载过程（了解）

当长须主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对改类进行初始化

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
类的链接(Link)——>将类的二进制数据合并到JRE中
类的初始化(Initialize)——>JVM负责对类进行初始化

类的加载与ClassLoader的理解

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器自动收集类中所有类变量的复制动作和静态代码块中的语句合并产生的（类构造器时构造类信息的，不是勾走该类对象的构造器）
- 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，则需要先出发其父类的初始化
- 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

发生类初始化的时机

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 M = 3;
}

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

主动引用：Son son = new Son();//Main类被加载父类被加载子类被加载

反射的方式：Class.forName("面试.注解反射.Son");//Main类被加载父类被加载子类被加载

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静态变量，不会导致子类初始化

System.out.println(Son.b);//Main类被加载        父类被加载        2

- 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

Son[] arr = new Son[5];//Main类被加载

- 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）

System.out.println(Son.M);//Main类被加载        3

类加载器的作用

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，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口

类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，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

类加载器作用是用来把类（class）装在进内存的。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自带的类加载其，负责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

public class Test2 {
    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
        ClassLoader grandparent = parent.getParent();
        System.out.println(grandparent);

        //测试当前类是那个加载器jiazaide
        ClassLoader classLoader = Class.forName("面试.注解反射.Test2").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"));
    }
}

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
---

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
//获得类信息
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
//        Class c1 = Class.forName("面试.注解反射.User");

        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());
        System.out.println(c1.getSimpleName());
        //获得类的属性
//        Field[] fields = c1.getFields();
        Field[] fields = c1.getDeclaredFields();
        for (Field field:fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
/*        Field name = c1.getField("name");//java.lang.NoSuchFieldException
        System.out.println(name);*/
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        System.out.println("=====================");
        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();
        for (Method method:methods
             ) {
            System.out.println("正常的：" + method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method method:methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethodes:" + 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);

        System.out.println("=====================");
        //获得指定构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor:constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor:constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        
        //获得指定的构造器
        Constructor con = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println(con);
    }
}

setAccessible

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法

setAccessible作用：
启动和进用访问安全检查的开关

参数值为true则只是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，那么设置为true
使得原本无法访问的私有成员也可以访问

参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

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

public class Test4 {
    //普通方法调用
    public static void test11() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方法执行10000000次：" + (endTime - startTime));
    }

    //反射方式调用
    public static void test22() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式调用执行10000000次：" + (endTime - startTime));
    }
    
    //反射方式调用，关闭检测
    public static void test33() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式调用，关闭检测执行10000000次：" + (endTime - startTime));
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test11();
        test22();
        test33();
    }
}

.

如果反射调用量级很大的话，可以选择关闭检测

反射操作泛型(了解)

Java采用泛型打出的机制来引入泛型,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新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型

ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection
GenericArrayType：表示以中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

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 Test5 {

    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 = Test5.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericExceptionTypes();

        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 = Test5.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);
            }
        }
    }
}

ORM

ORM是什么？

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

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

//联系反射操作类
public class Test6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 =Class.forName("Student");

        //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Val的值
        TableStu tableStu = (TableStu) c1.getAnnotation(TableStu.class);
        String value = tableStu.value();
        System.out.println(value);

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

@TableStu("db_student")
class Student{

    @FieldStu(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldStu(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @FieldStu(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 10)
    private String name;
    public Student() {
    }

    public Student(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 "Student{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

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

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

注意：对于private定义，需要用方法getDeclaredField，仅仅使用getField获取不到

注解小结

@Target

@Retention

反射小结

静态语言VS动态语言

Class类——>常用方法——>类加载

ClassLoader过程（加载、链接、初始化）

类加载器——>双亲委派

运行时类的对象——>获取——>创建

newInstance

Object invoke——>权限接触

反射操作泛型（了解）

ORM相当于一个例子

https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p=17

这篇关于Java反射机制的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！

Java教程

Java反射机制

反射Reflection

静态语言VS动态语言

动态语言

静态语言

Java Reflection

Java反射机制提供的功能（了解）

Java反射的优点和缺点

反射相关的API

Class类

获取Class类的实例

Java内存分析

类的加载过程（了解）

类的加载与ClassLoader的理解

类加载器的作用

创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构

setAccessible

反射操作泛型(了解)

ORM

注解小结

反射小结

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