Java反射机制概述

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

框架 = 反射 + 注解 + 设计模式

Java反射机制提供的功能

• 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

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
  …

反射和封装性的疑问

• 1、通过直接new的方式或反射的方式都可以调用公共的结构，开发中到底用哪个？
  • 建议直接new的方式
  • 在需要用到反射的特征(动态性)使就用反射。在java代码运行起来后，在不确定需要用到哪个方法的对象时，就需要用到反射。如：我们在一个项目里，java代码已经在服务器里运行了，但并不知道用户会使用哪个功能，可能会注册，可能会登录…，就可以通过url中的后缀来判断需要用到哪个方法，利用反射机制，servlet动态的new出该方法的对象去执行相应的操作。
• 2、反射机制与面向对象的封装性是不是有矛盾？如何看待两个技术？
  • 不矛盾
  • 封装性，对于公共的可以调，私有的不能掉，但是在公共的方法里可能在内部已经自己调用过了，所以不需要外部去调用。
  • 反射，当公共的结构不满足需求时，就可以通过反射机制去调用
  • 封装性，是建议只用get,set方法去修改公共的，建议怎么调；反射，是能不能调

理解Class类并获取Class实例

关于java.lang.Class类的理解：

• 1、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)，接着我们使用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，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。类就可以作为Class类的一个对象。eg:Class clazz = Person.class
• 2、换句话，Class的实例就对应着一个运行时类
• 3、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

• 1、调用运行时类的属性:class

Class clazz1 = Person.class;//Class<Person> clazz1 = Person.class;可以加上泛型，后面用对象clazz1就不用强转了
System.out.println(clazz1);

• 2、通过运行时类的对象,调用getClass()

        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);

• 3、调用Class的静态方法：forName(String classPath)(使用频率更高)

        Class clazz3 = Class.forName("com.llc.java.Person");
        System.out.println(clazz3);
                //任何类都可以作为Class的实例
        Class clazz4 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz4);

• 4、使用类的加载器：ClassLoader(了解)

        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz5 = classLoader.loadClass("com.llc.java.Person");
        System.out.println(clazz5);

哪些类型可以有Class对象？

• 1）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
• 2）interface：接口
• 3）[]：数组
• 4）enum：枚举
• 5）annotation：注解@interface
• 6）primitive type：基本数据类型
• 7）void

类的加载与ClassLoader的理解

	@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父类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父类getParent():无法获取引导类加载器
        //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);//null

		ClassLoader classLoader3 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader3);//null
    }

读取配置文件的两种方式(掌握)

    @Test
    public void test2() throws Exception {
        Properties pros = new Properties();
        //此时的文件默认路径在当前的module下
        //读取配置文件的方式一：
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("src\jdbc1.properties");
//        pros.load(fis);

        //读取配置文件的方式二：
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");
        pros.load(is);

        String userName = pros.getProperty("username");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("姓名："+userName+",密码："+password);
    }

创建运行时类的对象

newInstance()方法

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
要求：

• 1、运行时类必须提供空参的构造器
• 2、空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public

通过在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：

• 1、便于通过反射，创建运行时类的对象
• 2、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 InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class clazz = Person.class;
        Object obj = (Object) clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
     }

实例体会反射的动态性

    @Test
    public void test2(){
        for(int i = 0;i < 100;i++){
            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
            String classPath = "";
            switch (num){
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.llc.java.Person";
                    break;
            }
            try {
//                Object instance = getInstance(classPath);
                NewInstanceTest nit = new NewInstanceTest();
                Object instance =(Object) nit.getInstance(classPath);
                System.out.println(instance);
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    /*
    创建要给指定类的对象：
    classPath:指定类的全类名
     */
    public Object getInstance(String classPath) throws Exception{
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }

获取运行时类的完整结构

获取运行时类中的属性

• getFields():获取当前运行时类及其父类中所有声明为public访问权限的属性
• getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性（不包含父类中声明的属性）

@Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        //获取属性结构
        //getFields()：获取当前运行时类及其父类中所有声明为public访问权限的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field f:fields) {
            System.out.println(f);
        }

        System.out.println("*****************************");

        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性（不包含父类中声明的属性）
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field f:declaredFields) {
            System.out.println(f);
        }
    }

获取运行时类的权限修饰符、数据类型、变量名

//权限修饰符 数据类型    变量名
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz1 = Person.class;
        Field[] declaredFields1 = clazz1.getDeclaredFields();
        for(Field field : declaredFields1){
            //1、权限修饰符
            int modifiers = field.getModifiers();
            System.out.print(Modifier.toString(modifiers) + "t");

            //2、数据类型
            Class type = field.getType();
            System.out.print(type.getName()+"t");

            //3、变量名
            String name = field.getName();
            System.out.println(name);
        }
    }

获取运行时类中的方法

• getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明public权限的方法
• getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法（不包含父类中声明的方法）

@Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        //getMethods():获取当前运行时类及其所有父类中声明public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method m : methods
             ) {
            System.out.println(m);
        }

        System.out.println("*************************");

        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法（不包含父类中声明的方法）
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method m : declaredMethods
             ) {
            System.out.println(m);
        }
    }

获取注解、权限修饰符、返回值类型、方法名（参数类型1 形参1，…） throws XxxException()

 /*
    @Xxxx
    权限修饰符 返回值类型 方法名（参数类型1 形参名1,...） throws XxxException()
     */
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz1 = Person.class;
        Method[] declaredMethods = clazz1.getDeclaredMethods();
        for (Method m : declaredMethods) {
            //1、获取方法声明的注解
            Annotation[] annos = m.getAnnotations();
            for (Annotation a : annos) {
                System.out.println(a);
            }

            //2、权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers()) + "t");

            //3、返回值类型
            System.out.print(m.getReturnType().getName() + "t");

            //4、方法名
            System.out.print(m.getName());
            System.out.print("(");
            //5、形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length ==0)){
                for(int i = 0;i < parameterTypes.length;i++){
                    if(i == parameterTypes.length - 1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + "args_" + i);
                        break;
                    }
                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + "args_" + i + ",");
                }
            }
            System.out.print(")");

            //6、抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.print(" throws ");
                for(int i = 0; i < exceptionTypes.length ;i++){
                    if(i == exceptionTypes.length - 1){
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }
                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName() + ",");
                }
            }

            System.out.println();
        }
    }

获取运行时类的构造器

• getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
• getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器

@Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor c : constructors) {
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();
        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor d : declaredConstructors){
            System.out.println(d);
        }
    }

获取运行时类的父类及父类的泛型(掌握)

 //获取运行时类的父类
    @Test
    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;

        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

    //获取运行时类的带泛型的父类
    @Test
    public void test3(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        System.out.println(genericSuperclass);
    }

    //获取运行时类的带泛型的父类的泛型
    @Test
    public void test4(){
        Class clazz = Person.class;

        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
        //获取泛型类型
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
    }

获取运行时类的接口、所在包、注解

/*
    获取运行时类实现的接口
     */
    @Test
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;

        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c : interfaces){
            System.out.println(c);
        }

        System.out.println();

        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }
    }

    /*
    获取运行时类所在的包
     */
    @Test
    public void test6(){
        Class clazz = Person.class;

        Package aPackage = clazz.getPackage();
        System.out.println(aPackage);
    }

    /*
    获取运行时类声明的注解
     */
    @Test
    public void test7(){
        Class clazz = Person.class;

        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for(Annotation a : annotations){
            System.out.println(a);
        }

    }

调用运行时类的指定结构

操作运行时类中的指定的属性(掌握)

步骤：

• 1、getDeclaredField(String fieldName)：获取运行时类中指定变量名的属性
• 2、保证当前属性时可访问的
• 3、获取、设置指定对象的此属性值

@Test
    public void testField1() throws Exception{
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p =(Person) clazz.newInstance();

        //1、getDeclaredField(String fieldName)：获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");

        //2、保证当前属性时可访问的
        name.setAccessible(true);
        //3、获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Jack");

        System.out.println(name.get(p));
    }

操作运行时类中的指定的方法(掌握)

步骤：

• 1、获取指定的方法
• 2、保证当前的方法是可访问的
• 3、调用invoke():参数1：方法的调用者 参数2：给方法形参赋值的实参
  invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值

@Test
    public void testMethod() throws  Exception{
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        //1、获取指定的方法
        //getDeclaredMethod():参数1：指明获取的方法的名称   参数2：指明获取的方法的形参列表
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);

        //2、保证当前的方法是可访问的
        show.setAccessible(true);

        //3、调用invoke():参数1：方法的调用者   参数2：给方法形参赋值的实参
        //invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值
        Object returnValue = show.invoke(p, "CHN");
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("********如何调用静态方法************");

        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
        Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnVal);//null
    }

操作运行时类中的指定的构造器

步骤：

• 1、获取指定的构造器
• 2、保证此构造器是可访问的
• 3、调用此构造器创建运行时类的对象

/*
    如何调用运行时类中指定的构造器
     */
    @Test
    public void testConstructor() throws  Exception{
        Class clazz = Person.class;
        //1、获取指定的构造器
        Constructor declaredConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        //2、保证此构造器是可访问的
        declaredConstructor.setAccessible(true);

        //3、调用此构造器创建运行时类的对象
        Person per = (Person) declaredConstructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);
    }

一般情况下，没有参数值，调用构造器new对象都是用以下的方式：

Object obj = (Object) clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);

反射的应用：动态代理

动态代理原理

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。

静态代理

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

动态代理使用场合

• 调试
• 远程方法调用

动态代理相比于静态代理的优点

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。换句话说，就是一个代理类完成全部的被代理的功能

示例

静态代理

/**
 * 静态代理举例
 *
 * 特点：代理类和被代理类在编译期间，就确定下来了
 * @author LawrenceLan
 * @create 2022--10--03--15:52
 */
interface ClothFactory{
    void produceCloth();
}

//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory{
    private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化

    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){
        this.factory = factory;
    }

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("代理工厂做一些准备工作");

        factory.produceCloth();

        System.out.println("代理工厂做一些后续的收尾工作");
    }
}

//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("Nike工程生产一批运动服");
    }
}

public class StaticProxyTest{
    public static void main(String[] args) {
        //创建被代理类对象
        NikeClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类的对象
        ProxyClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);

        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

动态代理

/**

• 动态代理的示例
• @author LawrenceLan
• @create 2022–10–03–16:02
  */
  //代理类
  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);
}

}

/*
要想实现动态代理，需要解决的问题
问题一：如何根据加载到内存中的代理类，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时，如何动态的去调用被代理类中的同名方法

*/
//动态造一个代理类的对象
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);
}

}

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;
}

}

public class ProxyTest {

public static void main(String[] args) {
    //被代理类
    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("肉");

    System.out.println("*********************************");

    //new一个被代理类的对象
    NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
    //根据被代理类的对象动态的造一个代理类的对象
    ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);
    //通过代理类的对象调用被代理类中的方法
    proxyClothFactory.produceCloth();
}

}

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代理可替代目标对象，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。也就是所说的面向切面编程
  

最后

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