(1) Reflection (reflection) is considered a dynamic language The key is that the reflection mechanism allows the program to obtain the internal information of any class with the help of ReflectionAPI during execution, and can directly operate the internal properties and methods of any object.
(2) After loading the class, a Class type object is generated in the method area of the heap memory (a class has only one Class object). This object contains the complete Structural information of the class. We can see the structure of the class through this object. This object is like a mirror, through which we can see the structure of the class, so we vividly call it reflection.
(1) Dynamic language
is a type of language that can change its structure at runtime: for example, new functions, objects, and even codes can be introduced, existing functions can be deleted or other structural changes can be made. In layman's terms, the code can change its structure according to certain conditions at runtime.
Main dynamic languages: Objective-C, C#, JavaScript, PHP, Python, Erlang.
(2) Static language
Corresponding to dynamic language, a language whose runtime structure is immutable is a static language. Such as Java, C, C. Java is not a dynamic language, but Java can be called a "quasi-dynamic language". That is to say, Java has a certain degree of dynamics, and we can use reflection mechanisms and bytecode operations to obtain characteristics similar to dynamic languages. The dynamic nature of Java makes programming more flexible!
(3) Research and application of Java reflection mechanism
Functions provided by Java reflection mechanism
Judge the class to which any object belongs at runtime
Construct an object of any class at runtime
Judge any class at runtime The member variables and methods of the class
Get generic information at runtime and call the member variables and methods of any object at runtime
Process annotations to generate dynamic agents at runtime
Main APIs related to reflection
java.lang.Class: Represents a class
java.lang.reflect.Method:Represents the method of the class
java.lang.reflect.Field:Represents the method of the class Member variable
java.lang.reflect.Constructor: Represents the constructor of the class …
After the program passes the
javac.exe
command, one or more bytecode files (ending with.class
).
Then we use thejava.exe
command to interpret and run a certain bytecode file. Equivalent to loading a certain bytecode file into memory. This process is called class loading. The class loaded into the memory is called a runtime class, and this runtime class serves as an instance ofClass
.
In other words, an instance of
Class
corresponds to a runtime class.
The runtime classes loaded into memory will be cached for a certain period of time. Within this time, we can obtain this runtime class in different ways.
When the program actively uses a class, if the class has not been loaded into the memory, the system will pass the following three steps: steps to initialize this class.
Class loading: Load the
class
file bytecode content into memory, and convert these static data into The runtime data structure of the method area, and then generates ajava.lang.Class
object representing this class, which serves as the access entry (i.e. reference address) to the class data in the method area. All class data that needs to be accessed and used can only be accessed through this Class object. This loading process requires the participation of the class loader.
Class linking: The process of merging the binary code of a Java class into the running state of the JVM.
● Verification: Ensure that the loaded class information complies with JVM specifications, for example: starting with cafe, there are no security issues
● Preparation: formally allocate memory for class variables (static
) and set the class In the stage of variable default initial value, these memories will be allocated in the method area.
● Resolution: The process of replacing symbolic references (constant names) in the virtual machine constant pool with direct references (addresses).
类的初始化:
● 执行类构造器【clinit
】()方法的过程。类构造器【clinit
】()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)。
● 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。
● 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。
public class ClassLoadingTest { public static void main(String[] args) { System.out.println(A.m); } } class A { static { m = 300; } static int m = 100; } //第二步:链接结束后m=0 //第三步:初始化后,m的值由<clinit>()方法执行决定 // 这个A的类构造器<clinit>()方法由类变量的赋值和静态代码块中的语句按照顺序合并产生,类似于 // <clinit>(){ // m = 300; // m = 100; // }
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
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
当通过子类引用父类的静态变量,不会导致子类初始化
通过数组定义类引用,不会触发此类的初始化
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)
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。
不同类型的类的加载器:
@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);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2:系统类加载器 //调用系统类加载器的getParent():获取扩展类加载器 ClassLoader classLoader1 = classLoader.getParent(); System.out.println(classLoader1);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@279f2327:扩展类加载器 //调用扩展类加载器的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 }
使用系统类加载器读取
Properties
配置文件。
/* Properties:用来读取配置文件。 */ @Test public void test2() throws Exception { Properties pros = new Properties(); //此时的文件默认在当前的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:使用ClassLoader //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 user = pros.getProperty("user"); String password = pros.getProperty("password"); System.out.println("user = " + user + ",password = " + password); }}
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
/primitivetype
/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的结构
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
Method name | Function description | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
static Class forName(String name) | Returns the Class object# of the specified class name name | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
##Object newInstance()
| Call the default constructor and return an instance of the Class object | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
getName()
| Returns the name of the entity (class, interface, array class, basic type or void) represented by this Class object | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Class getSuperClass()
| Returns the Class object## of the parent class of the current Class object | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Get the interface of the current | Class object
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Returns the class loader of this class | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Returns the Class representing the superclass of the entity represented by this | Class
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Return an array containing some | Constructor objects
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Return | FieldAn array of objects
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Returns a Method | Object, the formal parameter type of this object is paramType
|
方法 | 作用 |
---|---|
public Field[] getFields() | 返回此Class 对象所表示的类或接口的public 的Field |
public Field[] getDeclaredFields() | 返回此Class 对象所表示的类或接口的全部Field |
Field方法中:
方法 | 作用 |
---|---|
public int getModifiers() | 以整数形式返回此Field 的修饰符 |
public Class<?> getType() | 得到Field 的属性类型 |
public String getName() | 返回Field 的名称 |
@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); } } //权限修饰符 数据类型 变量名 @Test public void test2(){ Class clazz = Person.class; Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields(); for(Field f : declaredFields){ //1.权限修饰符 int modifier = f.getModifiers(); System.out.print(Modifier.toString(modifier) + "\t"); //2.数据类型 Class type = f.getType(); System.out.print(type.getName() + "\t"); //3.变量名 String fName = f.getName(); System.out.print(fName); System.out.println(); } }}
方法 | 作用 |
---|---|
public Method[] getMethods() | 返回此Class 对象所表示的类或接口的public 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 |
Method类中:
方法 | 作用 |
---|---|
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 |
@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为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); } } /* @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 clazz = Person.class; Method[] declaredMethods = clazz.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(); } }}
方法 | 作用 |
---|---|
public Constructor<T>[] getConstructors() | 返回此 Class 对象所表示的类的所有public 构造方法。 |
public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors() | 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。 |
Constructor类中:
方法 | 作用 |
---|---|
public int getModifiers() | 取得修饰符 |
public String getName() | 取得方法名称 |
public Class<?>[] getParameterTypes() | 取得参数的类型 |
/* 获取构造器结构 */ @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 c : declaredConstructors){ System.out.println(c); } } /* 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 代码:逻辑性代码 vs 功能性代码 */ @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()); System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName()); }/* 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 pack = clazz.getPackage(); System.out.println(pack); } /* 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 annos : annotations){ System.out.println(annos); } }}
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。
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。
方法 | 作用 |
---|---|
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 |
在Field中:
方法 | 作用 |
---|---|
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 |
代码演示:
public class ReflectionTest { @Test public void testField() throws Exception { Class clazz = Person.class; //创建运行时类的对象 Person p = (Person) clazz.newInstance(); //获取指定的属性:要求运行时类中属性声明为public //通常不采用此方法 Field id = clazz.getField("id"); /* 设置当前属性的值 set():参数1:指明设置哪个对象的属性 参数2:将此属性值设置为多少 */ id.set(p,1001); /* 获取当前属性的值 get():参数1:获取哪个对象的当前属性值 */ int pId = (int) id.get(p); System.out.println(pId); } /* 如何操作运行时类中的指定的属性 -- 需要掌握 */ @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.保证当前属性是可访问的 name.setAccessible(true); //3.获取、设置指定对象的此属性值 name.set(p,"Tom"); System.out.println(name.get(p)); }
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。
Object invoke(Object obj, Object … args)
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。
代码演示:
/* 如何操作运行时类中的指定的方法 -- 需要掌握 */ @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.获取指定的某个方法 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.保证当前方法是可访问的 show.setAccessible(true); /* 3. 调用方法的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"); //String nation = p.show("CHN"); System.out.println(returnValue); System.out.println("*************如何调用静态方法*****************"); // private static void showDesc() 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(null); Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class); System.out.println(returnVal);//null }
代码演示:
/* 如何调用运行时类中的指定的构造器 */ @Test public void testConstructor() throws Exception { Class clazz = Person.class; //private Person(String name) /* 1.获取指定的构造器 getDeclaredConstructor():参数:指明构造器的参数列表 */ Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class); //2.保证此构造器是可访问的 constructor.setAccessible(true); //3.调用此构造器创建运行时类的对象 Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom"); System.out.println(per); }}
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