五十二、反射
一、类加载器
类加载器的作用：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。
1. 类的加载
类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段。
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 是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
- 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 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
- 初始化
就是我们以前讲过的初始化步骤：
父类静态变量=>父类静态代码块=>子类静态变量=>子类静态代码块=>父类普通变量=>父类普 通代码块=>父类构造函数=>子类普通变量=>子类普通代码块=>子类构造函数
2.类的初始化时机 虚拟机规范严格规定了有且只有6种情况必须立即对类进行初始化：
- 创建类的实例
- 读取类的静态变量，或者为静态变量赋值，以及调用类的静态方法
- 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
- 初始化某个类的子类
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类
- 当使用JDK1.5支持时，如果一个java.langl.incoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
- Bootstrap 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,String等。
在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中
- Extension 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
- System 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。
到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了，那么，如果我们仅仅站在这些class文件的角度，我们如何来使用这些class文件中的内容呢?
这就是我们反射要研究的内容。
二、反射
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. 获取Class类对象 阅读API的Class类得知，Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。
获取Class对象的三种方式：
- 方式一: 通过Object类中的getObject()方法
Person p = new Person();
Class c = p.getClass();
- 方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象（任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单）。
Class c2 = Person.class;
- 方式三: 通过Class类中的方法（将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可）。
Class c3 = Class.forName("Person");
前两种你必须明确Person类型，后面是指定这种类型的字符串就行，这种扩展更强，我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了。
代码演示：
- 先创建一个Person类，方便演示
package yzy;
public class Person {
//成员变量
public String name="zs";
public int age=20;
private String address;
//构造方法
public Person() {
System.out.println("空参数构造方法");
}public Person(String name) {
this.name = name;
System.out.println("带有String的构造方法");
}
//私有的构造方法
private Person(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("带有String，int的构造方法");
}public Person(String name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
System.out.println("带有String, int, String的构造方法");
}//成员方法
//没有返回值没有参数的方法
public void method1(){
System.out.println("没有返回值没有参数的方法");
}
//没有返回值，有参数的方法
public void method2(String name){
System.out.println("没有返回值，有参数的方法 name= "+ name);
}
//有返回值，没有参数
public int method3(){
System.out.println("有返回值，没有参数的方法");
return 123;
}
//有返回值，有参数的方法
public String method4(String name){
System.out.println("有返回值，有参数的方法");
return "哈哈" + name;
}
//私有方法
private void method5(){
System.out.println("私有方法");
}@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]";
}
}
- 通过反射获取Person类的对象
/*
* 获取.class字节码文件对象的方式
*1：通过Object类中的getObject()方法
*2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象
*3: 反射中的方法,
*public static Class forName(String className) throws ClassNotFoundException
*返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象
*/
public class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1： 通过Object类中的getObject()方法
// Person p1 = new Person();
// Class c1 = p1.getClass();
// System.out.println("c1 = "+ c1);
// 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象
// Class c2 = Person.class;
// System.out.println("c2 = "+ c2);
// 3: 反射中的方法
Class c3 = Class.forName("cn.yzy.Person");
// 包名.类名
System.out.println("c3 = " + c3);
}
}
2. 通过反射获取构造方法并使用 在反射机制中，把类中的成员（构造方法、成员方法、成员变量）都封装成了对应的类进行表示。其中，构造方法使用类
Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法：
- 返回一个构造方法
public ConstructorgetConstructor(Class... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法
public ConstructorgetDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)
- 返回多个构造方法
public Constructor[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法
public Constructor[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)
public class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
//获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//包名.类名//获取所有的构造方法
//Constructor[] cons = c.getConstructors();
Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();
for (Constructor con : cons) {
System.out.println(con);
}System.out.println("------------------------");
//获取一个构造方法
//public Person()
Constructor con1 = c.getConstructor(null);
System.out.println(con1);
//public Person(String name)
Constructor con2 = c.getConstructor(String.class);
System.out.println(con2);
//private Person(String name, int age)
Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
System.out.println(con3);
//public Person(String name, int age, String address)
Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class);
System.out.println(con4);
}
}
3. 通过反射方式，获取构造方法（公私），创建对象 3.1 通过反射方式获取公开构造方法，创建对象 步骤如下：
- 获取到Class对象
- 获取指定的公开构造方法
- 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象
public T newInstance(Object... initargs)
public class ConstructorDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//1,获取到Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//包名.类名
//2,获取指定的构造方法
//public Person()
//Constructor con = c.getConstructor(null);
//public Person(String name, int age, String address)
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3,通过构造方法类中Constructor的方法，创建对象
//Object obj = con.newInstance(null);
Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨");
//显示
System.out.println(obj);
}
}
3.2 通过反射方式获取私有构造方法，创建对象
AccessibleObject 类是 Field、Method和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。对于公共成员、默认（打包）访问成员、受保护成员和私有成员，在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法，或者创建和初始化类的新实例的时候，会执行访问检查。常用方法如下：
-
l public void **setAccessible**(boolean flag) throws SecurityException
参数值为 false 时指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查,参数值为 true时 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。
- 获取到Class对象
- 获取指定的构造方法
- 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法，设置参数为true
- 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象
public T newInstance(Object... initargs)
public class ConstructorDemo2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//1,获取到Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//包名.类名//2,获取指定的构造方法
//private Person(String name, int age)
Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//3,暴力反射
con.setAccessible(true);
//取消 Java 语言访问检查//4,通过构造方法类中的功能，创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23);
System.out.println(obj);
}
}
4. 通过反射获取成员变量并使用 4.1 通过反射获取成员变量的方式 在反射机制中，把类中的成员变量使用类
Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量：
- 返回一个成员变量
public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量
public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量
- 返回多个成员变量
public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)
public class FieldDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException {
//获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//获取成员变量
//多个变量
//Field[] fields = c.getFields();
Field[] fields =c.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
System.out.println("-----------------");
//一个变量
//public int age;
Field ageField = c.getField("age");
System.out.println(ageField);
//private String address
Field addressField = c.getDeclaredField("address");
System.out.println(addressField);
}
}
输出如下：
public java.lang.String Person.name
public int Person.age
private java.lang.String Person.address
-----------------
public int Person.age
private java.lang.String Person.address
并没有获取到成员变量的属性值，也无法直接使用。
4.2. 通过反射，创建对象，获取指定的成员变量，进行赋值与获取值操作 获取成员变量，步骤如下：
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法，创建对象
- 获取指定的成员变量（私有成员变量，通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问）
- 通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
public void set(Object obj, Object value)
在指定对象obj中，将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值
public Object get(Object obj)
返回指定对象obj中，此 Field 对象表示的成员变量的值
public class FieldDemo2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
//1,获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//2，获取构造方法
//public Person(String name)
Constructor con = c.getConstructor(String.class);
//3，通过构造方法，创建对象
Object obj = con.newInstance("小明");
//4，获取指定的成员变量
//public String name;
Field nameField = c.getField("name");
//public int age;
Field ageField = c.getField("age");
//private String address;
Field addressField = c.getDeclaredField("address");
addressField.setAccessible(true);
//取消 Java 语言访问检查//5，通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
//赋值
ageField.set(obj, 23);
addressField.set(obj, "凯利广场");
System.out.println("------------------------");
System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
}
}
5. 通过反射获取成员方法并使用 5.1 通过反射获取成员方法的方式 在反射机制中，把类中的成员方法使用类Method表示。
可通过Class类中提供的方法获取成员方法：
- 返回获取一个方法：
public Method getMethod(String name, Class... parameterTypes)
获取public 修饰的方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes)
获取任意的方法，包含私有的
参数1: name 要查找的方法名称； 参数2： parameterTypes 该方法的参数类型
- 返回获取多个方法：
public Method[] getMethods()获取本类与父类中所有public 修饰的方法
public Method[] getDeclaredMethods()获取本类中所有的方法(包含私有的)
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
//获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.yzy.Person");
//获取多个方法
//Method[] methods = c.getMethods();
Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method);
}System.out.println("-----------------------");
//获取一个方法：
//public void method1()
Method method = c.getMethod("method1", null);
System.out.println(method);
//public String method4(String name){
method = c.getMethod("method4", String.class);
System.out.println(method);
//私有方法
//private void method5()
method = c.getDeclaredMethod("method5", null);
System.out.println(method);
}
}
5.2 通过反射，创建对象，调用指定的公开方法 获取成员方法，步骤如下：
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法，创建对象
- 获取指定的公开方法
- 执行找到的公开方法
public Object invoke(Object obj, Object... args)
执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法。
方法要传入的参数通过args指定。
public class MethodDemo2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//1， 获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.sxt_01_Reflect.Person");
//2,获取构造方法
//public Person(String name, int age, String address){
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3，通过构造方法，创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
//4，获取指定的方法
//public void method1()没有返回值没有参数的方法
//Method m1 = c.getMethod("method1", null);
//public String method4(String name)
Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);
//5，执行找到的方法
//m1.invoke(obj, null);
Object result = m4.invoke(obj, "sxt");
System.out.println("result = " + result);
}
}
5.2 通过反射，创建对象，调用指定的私有方法 获取私有成员方法，步骤如下：
- 获取Class对象
- 获取构造方法
- 通过构造方法，创建对象
- 获取指定的方法
- 开启暴力访问
- 执行找到的方法
public Object invoke(Object obj, Object... args)
执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。
代码演示：
public class MethodDemo3 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//1， 获取Class对象
Class c = Class.forName("cn.sxt_01_Reflect.Person");
//2,获取构造方法
//public Person(String name, int age, String address){
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//3，通过构造方法，创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
//4，获取指定的方法
//private void method5(){
Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null);
//5,开启暴力访问
m5.setAccessible(true);
//6，执行找到的方法
m5.invoke(obj, null);
}
}
三、泛型擦除
思考，将已存在的ArrayList
我来告诉大家，其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的，这种现象我们称为泛型的擦除。那么，我们可以通过反射技术，来完成向有泛型约束的集合中，添加任意类型的元素。
public class ReflectTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
ArrayList list = new ArrayList();
//添加元素到集合
list.add(new Integer(30));
list.add(new Integer("12345"));
list.add(123);
//list.add("哈哈");
//因为有泛型类型的约束
System.out.println(list);
//通过反射技术，实现添加任意类型的元素
//1, 获取字节码文件对象
//Class c = list.getClass();
//Class c = ArrayList.class;
Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");
//2, 找到add()方法
// public boolean add(E e)
Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);
//3，执行add()方法
addMethod.invoke(list, "哈哈");
// list.add("哈哈");
System.out.println(list);
}
}
四、反射配置文件
- 通过反射配置文件，运行配置文件中指定类的对应方法
读取Peoperties.txt文件中的数据，通过反射技术，来完成Person对象的创建.
Peoperties.txt文件内容如下：
【五十二、反射】className=cn.yzy.Person
methodName=method5
- 读取配置文件，调用指定类中的对应方法
public class ReflectTest2 {
public static void main(String[] args)
throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException,
InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
// 通过Properties集合从文件中读取数据
Properties prop = new Properties();
// 读取文件中的数据到集合中
prop.load(new FileInputStream("properties.txt"));
// 获取键所对应的值
String className = prop.getProperty("className");
System.out.println(className);
// 1，获取Person.class 字节码文件对象
Class c = Class.forName(className);
// 2，获取构造方法
// public Person(String name, int age, String address)
Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
// 3,创建对象
Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中国");
System.out.println(obj);
// 4，获取指定的方法
// private void method5(){}
String methodName = prop.getProperty("methodName");
Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null);
// 5,开启暴力访问
m5.setAccessible(true);
// 6，执行找到的方法
m5.invoke(obj, null);
}
}
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