您的位置: 首页  >  文章  >  反射需要知道的东西

反射需要知道的东西

分类: 文章 • 2024-11-08 16:49:52

目录

Java反射机制概述

Java Reflection

  • Reflection（反射）是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。
  • 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，我们形象的称之为：反射。
    反射需要知道的东西

补充：动态语言 vs 静态语言

  • 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。 主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。
  • 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。如Java、C、 C++。 补充：动态语言 vs 静态语言
  • 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、字节码操作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反射机制研究及应用

  • Java反射机制提供的功能
    1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
    2. 在运行时构造任意一个类的对象
    3. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
    4. 在运行时获取泛型信息
    5. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
    6. 在运行时处理注解
    7. 生成动态代理

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

理解Class类并获取Class实例

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：
    1. 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。
    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对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
    5. 每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成
    6. 通过Class可以完整地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类的常用方法

反射需要知道的东西

获取Class类的实例(四种方法)

  • 前提：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
    实例：Class clazz = String.class;
  • 前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
    实例：Class clazz = “www.atguigu.com”.getClass();
  • 前提：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
    实例：Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);
  • 其他方式(不做要求)
    ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
    Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

哪些类型可以有Class对象？

  • class：
    1. 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

类的加载与ClassLoader的理解

了解：类的加载过程

  • 当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过 如下三个步骤来对该类进行初始化。
    反射需要知道的东西
  • 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，作为方法区中类数据的访问 入口（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的 过程需要类加载器参与。
  • 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。
    1. 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题
    2. 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。
    3. 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：
    1. 执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中 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）。
    2. 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。
    3. 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。

了解：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）
    1. 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
    2. new一个类的对象
    3. 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
    4. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
    5. 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）
    1. 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
      • 当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
    2. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
    3. 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）
      反射需要知道的东西
  • 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。
    2. 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。

了解：ClassLoader

  • 类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的 类的加载器。
    反射需要知道的东西
  • //1.获取一个系统类加载器
    1. ClassLoader classloader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    2. System.out.println(classloader);
  • //2.获取系统类加载器的父类加载器，即扩展类加载器
    1. classloader = classloader.getParent();
    2. System.out.println(classloader);
  • //3.获取扩展类加载器的父类加载器，即引导类加载器
    1. classloader = classloader.getParent();
    2. System.out.println(classloader);
  • //4.测试当前类由哪个类加载器进行加载
    1. classloader=Class.forName(“exer2.ClassloaderDemo”).getClassLoader();
    2. System.out.println(classloader);
  • //5.测试JDK提供的Object类由哪个类加载器加载
    1. classloader = Class.forName(“java.lang.Object”).getClassLoader(); ’
    2. System.out.println(classloader);
  • //*6.关于类加载器的一个主要方法：getResourceAsStream(String str):获取类路 径下的指定文件的输入流
    1. InputStream in = null;
    2. in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(“exer2\test.properties”);
    3. System.out.println(in);

创建运行时类的对象

有了Class对象，能做什么？

  • 创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
    1. 要 求：
      • 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。
  • 难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？
    1. 不是！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Constructor实例化对象。
  • //1.根据全类名获取对应的Class对象
    String name = “atguigu.java.Person";
    Class clazz = null;
    clazz = Class.forName(name);
  • //2.调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例
    Constructor con = clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);
  • //3.通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性 Person p2 = (Person) con.newInstance(“Peter”,20); System.out.println(p2);

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
    1. 实现的全部接口
    2. 所继承的父类
    3. 全部的构造器
    4. 全部的方法
    5. 全部的Field
  • 使用反射可以取得：
    1. 实现的全部接口
      • public Class<?>[] getInterfaces()
      • 确定此对象所表示的类或接口实现的接口。
    2. 所继承的父类
      • public Class<? Super T> getSuperclass()
      • 返回表示此 Class 所表示的实体（类、接口、基本类型）的父类的 Class。
    3. 全部的构造器
      • public Constructor[] getConstructors()
      • 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。
      • public Constructor[] getDeclaredConstructors()
      • 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。
    4. Constructor类中：
      • 取得修饰符: public int getModifiers();
      • 取得方法名称: public String getName();
      • 取得参数的类型：public Class<?>[] getParameterTypes();
    5. 全部的方法
      • public Method[] getDeclaredMethods()
      • 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法
      • public Method[] getMethods()
      • 返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法
    6. Method类中：
      • public Class<?> getReturnType()取得全部的返回值
      • public Class<?>[] getParameterTypes()取得全部的参数
      • public int getModifiers()取得修饰符
      • public Class<?>[] getExceptionTypes()取得异常信息
    7. Annotation相关
      • get Annotation(Class annotationClass)
      • getDeclaredAnnotations()
    8. 泛型相关
      • 获取父类泛型类型：Type getGenericSuperclass()
      • 泛型类型：ParameterizedType
      • 获取实际的泛型类型参数数组：getActualTypeArguments()
    9. 类所在的包 Package getPackage()
  • 小 结：
    1. 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。
    2. 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
    3. 如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等。

调用运行时类的指定结构

  • 调用指定方法
    1. 通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。步骤：
      • 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(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。
        反射需要知道的东西
  • Object invoke(Object obj, Object … args)
    1. 说明：
      • Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回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，显式调用 方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。
  • 调用指定属性
    1. 在反射机制中，可以直接通过Field类操作类中的属性，通过Field类提供的set()和 get()方法就可以完成设置和取得属性内容的操作。
      • public Field getField(String name) 返回此Class对象表示的类或接口的指定的 public的Field。
      • public Field getDeclaredField(String name)返回此Class对象表示的类或接口的 指定的Field。
    2. 在Field中：
      • public Object get(Object obj) 取得指定对象obj上此Field的属性内容
      • public void set(Object obj,Object value) 设置指定对象obj上此Field的属性内容

关于setAccessible方法的使用

  • Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。
  • setAccessible启动和禁用访问安全检查的开关。
  • 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。

反射的应用：动态代理

  • 代理设计模式的原理:
    1. 使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象。任何对原 始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原 始对象上。
  • 之前为大家讲解过代理机制的操作，属于静态代理，特征是代理类和目标 对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。同时，每一个代 理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。最 好可以通过一个代理类完成全部的代理功能。
  • 动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时 根据需要动态创建目标类的代理对象。
  • 动态代理使用场合:
    1. 调试
    2. 远程方法调用
  • 动态代理相比于静态代理的优点：
    1. 抽象角色中（接口）声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中 处理，这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。

Java动态代理相关API

  • Proxy ：专门完成代理的操作类，是所有动态代理类的父类。通过此类为一 个或多个接口动态地生成实现类。
  • 提供用于创建动态代理类和动态代理对象的静态方法
    1. static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>… interfaces) 创建 一个动态代理类所对应的Class对象
    2. static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) 直接创建一个动态代理对象

动态代理步骤

  • .创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方 法，以完成代理的具体操作。
  • 创建被代理的类以及接口
  • 通过Proxy的静态方法
    1. newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) 创建 一个Subject接口代理
  • 通过 Subject代理调用RealSubject实现类的方法

动态代理与AOP（Aspect Orient Programming)

  • 使用Proxy生成一个动态代理时，往往并不会凭空产生一个动态代理，这样没有 太大的意义。通常都是为指定的目标对象生成动态代理
  • 这种动态代理在AOP中被称为AOP代理，AOP代理可代替目标对象，AOP代理 包含了目标对象的全部方法。但AOP代理中的方法与目标对象的方法存在差异： AOP代理里的方法可以在执行目标方法之前、之后插入一些通用处理

反射需要知道的东西

相关推荐