Java基础之反射机制

长城智能门业

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.
1、Class类介绍

在面向对象的世界里，万事万物皆对象，（java语言中，静态的成员、基本数据类型除外)，所以我们创建的每一个类也都是对象，即类本身是java.lang.Class类的实例对象，但是这些对象都不需要new出来，因为java.lang.Class类的构造方法是私有的。
任何一个类都是Class类的实例对象，这个实例对象有三种表示方式：
例如：com.isharefy.reflect包下有一个Foo类：Foo foo = new Foo();

• (1) 通过类的class方法； 如：Class c1 = Foo.class;
  
• (2) 通过类实例化对象的getClass方法；如：Class c2 = foo1.getClass();
  
• (3) 通过Class.forName("类的全称")。 如：Class c3 = Class.forName("com.isharefy.reflect.Foo");
          不仅表示了，类的类类型，还代表了动态加载类
          请大家区分编译、运行
          编译时刻加载类是静态加载类、运行时刻加载类是动态加载类
          new 创建对象是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有可用使用到的类，如果有一个用不了，那么整个文件都无法通过编译。
  

三种方式常用第三种，第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。一般都第三种，一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。
以下代码展示了上述三种方式的代码示例以及通过类类型创建类的实例：
package com.isharefy.reflect;

public class ClassDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //Foo的实例对象如何表示
        Foo foo1 = new Foo();//foo1就表示出来了.
        //Foo这个类 也是一个实例对象，Class类的实例对象,如何表示呢
        //任何一个类都是Class的实例对象，这个实例对象有三种表示方式
        
        //第一种表示方式--->实际在告诉我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class
        Class c1 = Foo.class;
        
        //第二种表达方式  已经知道该类的对象通过getClass方法
        Class c2 = foo1.getClass();
        
        /*官网 c1 ,c2 表示了Foo类的类类型(class type)
         * 万事万物皆对象，
         * 类也是对象，是Class类的实例对象
         * 这个对象我们称为该类的类类型
         */
        
        //不管c1  or c2都代表了Foo类的类类型，一个类只可能是Class类的一个实例对象
        System.out.println(c1 == c2);
        
        //第三种表达方式
        Class c3 = null;
        try {
            c3 = Class.forName("com.isharefy.reflect.Foo");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(c2==c3);
        
        //我们完全可以通过类的类类型创建该类的对象实例---->通过c1 or c2 or c3创建Foo的实例对象
        try {
            Foo foo = (Foo)c1.newInstance();//需要有无参数的构造方法
            foo.print();
        } catch (InstantiationException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
   
        
    }
}
class Foo{
   
    void print(){
        System.out.println("foo");
    }
}基本的数据类型，也存类类型
void关键字 都存在类类型
package com.isharefy.reflect;

public class ClassDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        
        Class c1 = int.class;//int 的类类型
        Class c2 = String.class;//String类的类类型   String类字节码（自己发明的)
        Class c3 = double.class;
        Class c4 = Double.class;
        Class c5 = void.class;
        
        System.out.println(c1.getName());
        System.out.println(c2.getName());
        System.out.println(c2.getSimpleName());//不包含包名的类的名称
        System.out.println(c5.getName());
    }

}2、反射的使用场景

2-1、通过反射获取构造方法并使用

测试使用的 student 类，共有6个构造方法：
package com.isharefy.reflect;

public class Student {
   
    //---------------构造方法-------------------
    // 1、（默认的构造方法）
    Student(String str){
        System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
    }
   
    // 2、无参构造方法
    public Student(){
        System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
    }
   
    // 3、有一个参数的构造方法
    public Student(char name){
        System.out.println("姓名：" + name);
    }
   
    // 4、有多个参数的构造方法
    public Student(String name ,int age){
        System.out.println("姓名："+name+"年龄："+ age);
    }
   
    // 5、受保护的构造方法
    protected Student(boolean n){
        System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    }
   
    // 6、私有构造方法
    private Student(int age){
        System.out.println("私有的构造方法   年龄："+ age);
    }

}反射测试类：
package com.isharefy.reflect;

import java.lang.reflect.Constructor;

/*
* 通过Class对象可以获取某个类中的：构造方法、成员变量、成员方法；并访问成员；
*
* 1.获取构造方法：
*      1).批量的方法：
*          public Constructor[] getConstructors()：所有"公有的"构造方法
*          public Constructor[] getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)   
*      2).获取单个的方法，并调用：
*          public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法：
*          public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的，或受保护、默认、公有；
*      
*          调用构造方法：
*          Constructor-->newInstance(Object... initargs)
*/
public class Constructors {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.加载Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.isharefy.reflect.Student");
        
        //2.获取所有公有构造方法
        System.out.println("**********************所有公有构造方法*********************************");
        Constructor[] conArray = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : conArray){
            System.out.println(c); // 能够循环打印出2、3、4这三个构造方法
        }
        
        
        System.out.println("************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************");
        conArray = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor constructor : conArray){
            System.out.print(constructor.getName()+"(");
            //获取构造函数的参数列表--->得到的是参数列表的类类型
            Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (Class class1 : paramTypes) {
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.println(")");
        }
        
        
        System.out.println("*****************获取公有、无参的构造方法*******************************");
        Constructor con = clazz.getConstructor(null);
        //1>、因为是无参的构造方法,所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
        //2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
        System.out.println("con = " + con);
        
        // 调用构造方法，newInstance是 Constructor类的方法（管理构造函数的类）
        /**
         * api的解释为：
         *      newInstance(Object... initargs)
         *  使用此 Constructor 对象表示的构造方法来创建该构造方法的声明类的新实例，并用指定的初始化参数初始化该实例。
         *  它的返回值是T类型，所以newInstance是创建了一个构造方法的声明类的新实例对象。并为之调用
         */
        Object obj = con.newInstance();
    //  System.out.println("obj = " + obj);
    //  Student stu = (Student)obj;
        
        System.out.println("******************获取私有构造方法，并调用*******************************");
        con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class); // public Student(char name)
        System.out.println(con);
        //调用构造方法
        con.setAccessible(true);//暴力访问(忽略掉访问修饰符)
        obj = con.newInstance('A'); // 输出：姓名：A
    }
   
}控制台输出：
**********************所有公有构造方法*********************************
public com.isharefy.reflect.Student(java.lang.String,int)
public com.isharefy.reflect.Student(char)
public com.isharefy.reflect.Student()
************所有的构造方法(包括：私有、受保护、默认、公有)***************
com.isharefy.reflect.Student(int,)
com.isharefy.reflect.Student(boolean,)
com.isharefy.reflect.Student(java.lang.String,int,)
com.isharefy.reflect.Student(char,)
com.isharefy.reflect.Student()
com.isharefy.reflect.Student(java.lang.String,)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public com.isharefy.reflect.Student()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法，并调用*******************************
public com.isharefy.reflect.Student(char)
姓名：A2-2、获取成员变量并调用

测试使用的 student 类，共有4个成员变量：
package com.isharefy.reflect.field;

public class Student {

    public Student() {

    }

    // **********字段*************//
    public String name;
    protected int age;
    char sex;
    private String phoneNum;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex + ", phoneNum=" + phoneNum + "]";
    }

}测试类：
package com.isharefy.reflect.field;

import java.lang.reflect.Field;

/*
* 获取成员变量并调用：
*
* 1.批量的
*      1).Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
*      2).Field[] getDeclaredFields():获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有；
* 2.获取单个的：
*      1).public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段；
*      2).public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
*
*   设置字段的值：
*      Field --> public void set(Object obj,Object value):
*                  参数说明：
*                  1.obj:要设置的字段所在的对象；
*                  2.value:要为字段设置的值；
*
*/
public class Fields {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.isharefy.reflect.field.Student");
        // 2.获取字段
        System.out.println("-************获取所有公有的字段********************-");
        Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
        for (Field f : fieldArray) {
            System.out.println(f);
        }
        
        System.out.println("-************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************-");
        fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
        for (Field f : fieldArray) {
            System.out.println(f);
        }
        
        System.out.println("-*************获取公有字段,并调用***********************************-");
        Field f = stuClass.getField("name");
        System.out.println(f);
        // 获取一个对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();// 产生Student对象 --> Student stu = new Student();
        // 为字段设置值
        f.set(obj, "张三");// 为Student对象中的name属性赋值 --> stu.name = "张三"
        // 验证
        Student stu = (Student) obj;
        System.out.println("验证姓名：" + stu.name);

        f = stuClass.getDeclaredField("sex");
        System.out.println(f);
        f.set(obj, '男');
        
        System.out.println("-**************获取私有字段,并调用********************************-");
        f = stuClass.getDeclaredField("phoneNum");
        System.out.println(f);
        f.setAccessible(true);// 暴力反射，解除私有限定
        f.set(obj, "183312345678");
        System.out.println("验证电话：" + stu);

    }
}控制台输出：
-************获取所有公有的字段********************-
public java.lang.String com.isharefy.reflect.field.Student.name
-************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************-
public java.lang.String com.isharefy.reflect.field.Student.name
protected int com.isharefy.reflect.field.Student.age
char com.isharefy.reflect.field.Student.sex
private java.lang.String com.isharefy.reflect.field.Student.phoneNum
-*************获取公有字段,并调用***********************************-
public java.lang.String com.isharefy.reflect.field.Student.name
验证姓名：张三
char com.isharefy.reflect.field.Student.sex
-**************获取私有字段,并调用********************************-
private java.lang.String com.isharefy.reflect.field.Student.phoneNum
验证电话：Student (name=张三, age=0, sex=男, phoneNum=183312345678)总结：
调用字段时：需要传递两个参数：
// 产生Student对象 --> Student stu = new Student();
Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
// 为字段赋值
// 为Student对象中的name属性赋值 --> stu.name = "张三"
f.set(obj, "张三"); // 第一个参数：传入要设置的对象，第二个参数：要传入实参
2-3、获取成员函数并调用

测试使用的 student 类，共有4个成员函数：
package com.isharefy.reflect.method;

public class Student {

    // **************成员函数***************//
    public void show1(String s) {
        System.out.println("调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);
    }

    protected void show2() {
        System.out.println("调用了：受保护的，无参的show2()");
    }

    void show3() {
        System.out.println("调用了：默认的，无参的show3()");
    }

    private String show4(int age) {
        System.out.println("调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = " + age);
        return "abcd";
    }

}测试类：
package com.isharefy.reflect.method;

import java.lang.reflect.Method;

/*
* 获取成员方法并调用：
*
* 1.批量的：
*       public Method[] getMethods():获取所有"公有方法"；（包含了父类的方法也包含Object类）
*       public Method[] getDeclaredMethods():获取所有的成员方法，包括私有的(不包括继承的)
* 2.获取单个的：
*       public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
*                   参数：
*                       name : 方法名；
*                       Class ... : 形参的Class类型对象
*       public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
*
*    调用方法：
*       Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
*                   参数说明：
*                   obj : 要调用方法的对象；
*                   args:调用方式时所传递的实参；
):
*/
public class MethodClass {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("com.isharefy.reflect.method.Student");
        // 2.获取所有公有方法
        System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
        stuClass.getMethods();
        Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
        for (Method m : methodArray) {
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");
        methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
        for (Method m : methodArray) {
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
        Method m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
        System.out.println(m);
        // 实例化一个Student对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
        m.invoke(obj, "刘德华");

        System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
        m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
        System.out.println(m);
        m.setAccessible(true);// 解除私有限定
        Object result = m.invoke(obj, 20);// 需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
        System.out.println("返回值：" + result);

    }
}控制台输出：
***************获取所有的”公有“方法*******************
public void com.isharefy.reflect.method.Student.show1(java.lang.String)
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public java.lang.String java.lang.Object.toString()
public native int java.lang.Object.hashCode()
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
***************获取所有的方法，包括私有的*******************
protected void com.isharefy.reflect.method.Student.show2()
private java.lang.String com.isharefy.reflect.method.Student.show4(int)
void com.isharefy.reflect.method.Student.show3()
public void com.isharefy.reflect.method.Student.show1(java.lang.String)
***************获取公有的show1()方法*******************
public void com.isharefy.reflect.method.Student.show1(java.lang.String)
调用了：公有的，String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String com.isharefy.reflect.method.Student.show4(int)
调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = 20
返回值：abcd总结：
// 调用指定方法（所有包括私有的），需要传入两个参数，第一个是调用的方法名称，第二个是方法的形参类类型。
m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
System.out.println(m);
// 解除私有限定
m.setAccessible(true);
// 需要两个参数，一个是要调用的对象（通过反射获取），一个是实参
Object result = m.invoke(obj, 20);
System.out.println("返回值：" + result);
2-4、反射main方法

测试的 Student 类：
package com.isharefy.reflect.main;

public class Student {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("main方法执行了。。。");

    }
}测试类：
package com.isharefy.reflect.main;

import java.lang.reflect.Method;

/**
* 获取Student类的main方法、不要与当前的main方法搞混了
*/
public class MainClass {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1、获取Student对象的字节码
            Class clazz = Class.forName("com.isharefy.reflect.main.Student");

            // 2、获取main方法
            Method methodMain = clazz.getMethod("main", String[].class);// 第一个参数：方法名称，第二个参数：方法形参的类型，
            // 3、调用main方法
            // methodMain.invoke(null, new String[]{"a","b","c"});
            // 第一个参数，对象类型，因为方法是static静态的，所以为null可以，第二个参数是String数组，这里要注意在jdk1.4时是数组，jdk1.5之后是可变参数
            // 这里拆的时候将 new String[]{"a","b","c"} 拆成3个对象。。。所以需要将它强转。
            methodMain.invoke(null, (Object) new String[] { "a", "b", "c" });// 方式一
            // methodMain.invoke(null, new Object[]{new String[]{"a","b","c"}});//方式二

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}控制台输出：
main方法执行了。。。
2-5、反射方法之运行配置文件内容

测试 Student 类：
package com.isharefy.reflect.config;

public class Student {

    public void show() {
        System.out.println("is show()");
    }
}配置文件以 test.txt 为例子：
className = com.isharefy.reflect.config.Student
methodName = show测试类：
package com.isharefy.reflect.config;

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/*
* 我们利用反射和配置文件，可以使：应用程序更新时，对源码无需进行任何修改
* 我们只需要将新类发送给客户端，并修改配置文件即可
*/
public class ConfigClass {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 通过反射获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));// "com.isharefy.reflect.config.Student"
        // 2获取show()方法
        Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));// show
        // 3.调用show()方法
        m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());

    }

    // 此方法接收一个key，在配置文件中获取相应的value
    public static String getValue(String key) throws IOException {
        Properties pro = new Properties();// 获取配置文件的对象
        FileReader in = new FileReader("src/com/isharefy/reflect/config/test.txt");// 获取输入流
        pro.load(in);// 将流加载到配置文件对象中
        in.close();
        return pro.getProperty(key);// 返回根据key获取的value值
    }
}控制台输出：
is show()
如果有以下新的需求：
当我们升级这个系统时，不要Student类，而需要新写一个Student2的类时，这时只需要更改test.txt的文件内容就可以了。代码就一点不用改动
要替换的student2类：
package com.isharefy.reflect.config;

public class Student2 {

    public void show2() {
        System.out.println("is show2()");
    }

}配置文件(test.txt)更改为：
className = com.isharefy.reflect.config.Student2
methodName = show测试代码不用调整，直接运行就可以看到控制台输出以下内容：
is show2()
2-6、反射方法之越过泛型检查

泛型用在编译期，用来过滤一些参数类型，编译过后泛型擦除（消失掉）。所以是可以通过反射越过泛型检查的。
测试类：
package com.isharefy.reflect.genericity;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

/*
* 通过反射越过泛型检查
*
* 例如：有一个String泛型的集合，怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值？
*/
public class GenericityClass {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
        strList.add("aaa");
        strList.add("bbb");

        // strList.add(100);
        // 获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据
        Class listClass = strList.getClass(); // 得到 strList 对象的 字节码 对象
        // 获取add()方法
        Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
        // 调用add()方法
        m.invoke(strList, 100);

        // 遍历集合
        for (Object obj : strList) {
            System.out.println(obj);
        }
    }

}控制台输出：
aaa
bbb
1003、扩展知识

关于Java类加载器内容的详解
1、类的加载
当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化
·加载：
就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象，任何类被使用时系统都会建立一个Class对象
·连接：
验证：确保被加载类的正确性
准备：负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值
解析：将类中的符号引用替换为直接引用
·初始化：
局部变量保存在栈区：必须手动初始化
new 的对象保存在堆区：虚拟机会进行默认初始化，基本数据类型初始化值为0，引用类型初始化值为null
2、类加载的时机（只加载一次）
以下时机仅表示第一次的时候
① 创建类的实例的时候
② 访问类的静态变量的时候
③ 调用类的静态方法的时候
④ 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
⑤ 初始化某个类的子类的时候
⑥ 直接使用java.exe命令来运行某个主类
3、类加载器
负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象
虽然我们在开发过程中不需要关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行
4、类加载器的组成：
①Bootstrap ClassLoader 根类加载器
也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载，比如System类，在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中的类
②Extension ClassLoader 扩展类加载器
负责JRE的扩展目录中jar包的加载，在JDK中JRE的lib目录下ext目录
③System ClassLoader 系统类加载器
负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径，主要是我们开发者自己写的类
4、github示例代码