Java之反射

內容介紹

  •  類加載器
  •  反射構造方法
  •  反射成員變量
  •  反射成員方法
  •  反射配置文件運行類中的方法

1    類加載器

1.1     類的加載

當程序要使用某個類時,如果該類還未被加載到內存中,則系統會通過加載,連接,初始化三步來實現對這個類進行初始化。

  •   加載

就是指將class文件讀入內存,併爲之創建一個Class對象。

任何類被使用時系統都會建立一個Class對象

  •   連接

  驗證 是否有正確的內部結構,並和其他類協調一致

  準備 負責爲類的靜態成員分配內存,並設置默認初始化值

  解析 將類的二進制數據中的符號引用替換爲直接引用

  •   初始化

  就是我們以前講過的初始化步驟

1.2     類初始化時機

1. 創建類的實例

2. 類的靜態變量,或者爲靜態變量賦值

3. 類的靜態方法

4. 使用反射方式來強制創建某個類或接口對應的java.lang.Class對象

5. 初始化某個類的子類

6. 直接使用java.exe命令來運行某個主類

1.3     類加載器

  •   負責將.class文件加載到內在中,併爲之生成對應的Class對象。
  •   雖然我們不需要關心類加載機制,但是瞭解這個機制我們就能更好的理解程序的運行

1.4     類加載器的組成

  •   Bootstrap ClassLoader 根類加載器

  也被稱爲引導類加載器,負責Java核心類的加載

  比如System,String等。在JDK中JRE的lib目錄下rt.jar文件中

  •   Extension ClassLoader 擴展類加載器

  負責JRE的擴展目錄中jar包的加載。

  在JDK中JRE的lib目錄下ext目錄

  •   System ClassLoader 系統類加載器

  負責在JVM啓動時加載來自java命令的class文件,以及classpath環境變量所指定的jar包和類路徑。

 

通過這些描述就可以知道我們常用的類,都是由誰來加載完成的。到目前爲止我們已經知道把class文件加載到內存了,那麼,如果我們僅僅站在這些class文件的角度,我們如何來使用這些class文件中的內容呢?這就是我們反射要研究的內容。

2    反射

JAVA反射機制是在運行狀態中,對於任意一個類,都能夠知道這個類的所有屬性和方法;對於任意一個對象,都能夠調用它的任意一個方法和屬性;這種動態獲取的信息以及動態調用對象的方法的功能稱爲java語言的反射機制。

要想解剖一個類,必須先要獲取到該類的字節碼文件對象。而解剖使用的就是Class類中的方法.所以先要獲取到每一個字節碼文件對應的Class類型的對象。

2.1     Class類

閱讀API的Class類得知,Class 沒有公共構造方法。Class 對象是在加載類時由 Java 虛擬機以及通過調用類加載器中的 defineClass 方法自動構造的

  •  獲取Class對象的三種方式

  方式一: 通過Object類中的getObject()方法

Person p = new Person();
Class c = p.getClass();

方式二: 通過 類名.class 獲取到字節碼文件對象(任意數據類型都具備一個class靜態屬性,看上去要比第一種方式簡單)。

Class c2 = Person.class;

方式三: 通過Class類中的方法(將類名作爲字符串傳遞給Class類中的靜態方法forName即可)。

Class c3 = Class.forName("Person");
  •   注意:第三種和前兩種的區別

  前兩種你必須明確Person類型.

  後面是指定這種類型的字符串就行.這種擴展更強.我不需要知道你的類.我只提供字符串,按照配置文件加載就可以了

  •   代碼演示
/*
 * 獲取.class字節碼文件對象的方式
 *         1:通過Object類中的getObject()方法
 *         2: 通過 類名.class 獲取到字節碼文件對象
 *         3: 反射中的方法,
 *             public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException
 *             返回與帶有給定字符串名的類或接口相關聯的 Class 對象 
 */
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1: 通過Object類中的getObject()方法
        // Person p1 = new Person();
        // Class c1 = p1.getClass();
        // System.out.println("c1 = "+ c1);

        // 2: 通過 類名.class 獲取到字節碼文件對象
        // Class c2 = Person.class;
        // System.out.println("c2 = "+ c2);

        // 3: 反射中的方法
        Class c3 = Class.forName("com.test_Reflect.Person");// 包名.類名
        System.out.println("c3 = " + c3);
    }
}
  •  Person類
package com.test_Reflect;
public class Person {
    //成員變量
    public String name;
    public int age;
    private String address;

    //構造方法
    public Person() {
        System.out.println("空參數構造方法");
    }
    
    public Person(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("帶有String的構造方法");
    }
    //私有的構造方法
    private Person(String name, int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("帶有String,int的構造方法");
    }
    
    public Person(String name, int age, String address){
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
        System.out.println("帶有String, int, String的構造方法");
    }
    
    //成員方法
    //沒有返回值沒有參數的方法
    public void method1(){
        System.out.println("沒有返回值沒有參數的方法");
    }
    //沒有返回值,有參數的方法
    public void method2(String name){
        System.out.println("沒有返回值,有參數的方法 name= "+ name);
    }
    //有返回值,沒有參數
    public int method3(){
        System.out.println("有返回值,沒有參數的方法");
        return 123;
    }
    //有返回值,有參數的方法
    public String method4(String name){
        System.out.println("有返回值,有參數的方法");
        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+ "]";
    }
}

2.2     通過反射獲取構造方法並使用

在反射機制中,把類中的成員(構造方法、成員方法、成員變量)都封裝成了對應的類進行表示。其中,構造方法使用類Constructor表示。可通過Class類中提供的方法獲取構造方法:

  •   返回一個構造方法

  public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 獲取public修飾, 指定參數類型所對應的構造方法

  public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 獲取指定參數類型所對應的構造方法(包含私有的)

  •  返回多個構造方法

  public Constructor<?>[] getConstructors() 獲取所有的public 修飾的構造方法

  public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 獲取所有的構造方法(包含私有的)

  •  獲取構造方法的代碼演示:
public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        //獲取Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.類名
        
        //獲取所有的構造方法
        //Constructor[] cons = c.getConstructors();
        Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor con : cons) {
            System.out.println(con);
        }
        
        System.out.println("------------------------");
        //獲取一個構造方法
        //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);
    }
}

2.2.1    通過反射方式,獲取構造方法,創建對象

獲取構造方法,步驟如下:

1. 獲取到Class對象

2. 獲取指定的構造方法

3. 通過構造方法類Constructor中的方法,創建對象

public T newInstance(Object... initargs)

  •   代碼演示
public class ConstructorDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //1,獲取到Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.類名
        //2,獲取指定的構造方法
        //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,通過構造方法類中Constructor的方法,創建對象
        //Object obj = con.newInstance(null);
        Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈爾濱");
        
        //顯示
        System.out.println(obj);
    }
}

2.2.2    通過反射方式,獲取私有構造方法,創建對象

AccessibleObject 類是 Field、Method 和 Constructor 對象的父類。它提供了將反射的對象標記爲在使用時取消默認 Java 語言訪問控制檢查的能力。

對於公共成員、默認(打包)訪問成員、受保護成員和私有成員,在分別使用 Field、Method 或 Constructor 對象來設置或獲取字段、調用方法,或者創建和初始化類的新實例的時候,會執行訪問檢查。常用方法如下:

參數值爲 true 則指示反射的對象在使用時應該取消 Java 語言訪問檢查。參數值爲 false 則指示反射的對象應該實施 Java 語言訪問檢查。

 

獲取私有構造方法,步驟如下:

1. 獲取到Class對象

2. 獲取指定的構造方法

3. 暴力訪問, 通過setAccessible(boolean flag)方法

4. 通過構造方法類Constructor中的方法,創建對象

public T newInstance(Object... initargs)

  •   代碼演示:
public class ConstructorDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //1,獲取到Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.類名
        
        //2,獲取指定的構造方法
        //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 語言訪問檢查
        
        //4,通過構造方法類中的功能,創建對象
        Object obj = con.newInstance("小明", 23);
        System.out.println(obj);
        
    }
}

2.3     通過反射獲取成員變量並使用

在反射機制中,把類中的成員變量使用類Field表示。可通過Class類中提供的方法獲取成員變量:

  •   返回一個成員變量

  public Field getField(String name) 獲取指定的 public修飾的變量

  public Field getDeclaredField(String name) 獲取指定的任意變量

  •  返回多個成員變量

  public Field[] getFields() 獲取所有public 修飾的變量

  public Field[] getDeclaredFields() 獲取所有的 變量 (包含私有)

 

  •   獲取成員變量的代碼演示:
public class FieldDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException {
        //獲取Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
        
        //獲取成員變量
        //多個變量
        //Field[] fields = c.getFields();
        Field[] fields =  c.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        System.out.println("-----------------");
        //一個變量
        //public int age;
        Field ageField = c.getField("age");
        System.out.println(ageField);
        
        //private String address
        Field addressField = c.getDeclaredField("address");
        System.out.println(addressField);
    }
}

2.3.1    通過反射,創建對象,獲取指定的成員變量,進行賦值與獲取值操作

獲取成員變量,步驟如下:

1. 獲取Class對象

  2. 獲取構造方法

  3. 通過構造方法,創建對象

  4. 獲取指定的成員變量(私有成員變量,通過setAccessible(boolean flag)方法暴力訪問)

  5. 通過方法,給指定對象的指定成員變量賦值或者獲取值

      public void set(Object obj, Object value)   在指定對象obj中,將此 Field 對象表示的成員變量設置爲指定的新值

      public Object get(Object obj)   返回指定對象obj中,此 Field 對象表示的成員變量的值

  •  代碼演示:
public class FieldDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //1,獲取Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
        //2,獲取構造方法
        //public Person(String name) 
        Constructor con = c.getConstructor(String.class);
        //3,通過構造方法,創建對象
        Object obj = con.newInstance("小明");
        //4,獲取指定的成員變量
        //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 語言訪問檢查
        
        //5,通過方法,給指定對象的指定成員變量賦值或者獲取值
        System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
        System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
        System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
        
        //賦值
        ageField.set(obj, 23);
        addressField.set(obj, "凱利廣場");
        
        System.out.println("------------------------");
        System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
        System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
        System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
    }
}

2.4     通過反射獲取成員方法並使用

在反射機制中,把類中的成員方法使用類Method表示。可通過Class類中提供的方法獲取成員方法:

  •   返回獲取一個方法:

      public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

                         獲取public 修飾的方法

      public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

                         獲取任意的方法,包含私有的

    參數1: name 要查找的方法名稱; 參數2: parameterTypes 該方法的參數類型

  •   返回獲取多個方法:

      public Method[] getMethods() 獲取本類與父類中所有public 修飾的方法

    public Method[] getDeclaredMethods() 獲取本類中所有的方法(包含私有的)

        

  •   獲取成員方法的代碼演示:
public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        //獲取Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
        
        //獲取多個方法
        //Method[] methods = c.getMethods();
        Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        
        System.out.println("-----------------------");
        //獲取一個方法:
        //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);
    }
}

2.4.1    通過反射,創建對象,調用指定的方法

獲取成員方法,步驟如下:

  1. 獲取Class對象

  2. 獲取構造方法

  3. 通過構造方法,創建對象

       4. 獲取指定的方法

       5. 執行找到的方法

      public Object invoke(Object obj,  Object... args)  執行指定對象obj中,當前Method對象所代表的方法,方法要傳入的參數通過args指定。

  •   代碼演示:
public class MethodDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //1, 獲取Class對象
        Class c = Class.forName("com.test_Reflect.Person");
        //2,獲取構造方法
        //public Person(String name, int age, String address){
        Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
        //3,通過構造方法,創建對象
        Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈爾濱");
        //4,獲取指定的方法
        //public void method1()  沒有返回值沒有參數的方法
        //Method m1 = c.getMethod("method1", null);
        
        //public String method4(String name)
        Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);
        
        //5,執行找到的方法
        //m1.invoke(obj, null);
        
        Object result = m4.invoke(obj, "itcast");
        System.out.println("result = " + result);
    }
}

2.4.2    通過反射,創建對象,調用指定的private 方法

獲取私有成員方法,步驟如下:

  1. 獲取Class對象

  2. 獲取構造方法

  3. 通過構造方法,創建對象

  4. 獲取指定的方法

  5. 開啓暴力訪問

  6. 執行找到的方法

      public Object invoke(Object obj,  Object... args)   執行指定對象obj中,當前Method對象所代表的方法,方法要傳入的參數通過args指定。

  •   代碼演示:
public class MethodDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //1, 獲取Class對象
        Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
        //2,獲取構造方法
        //public Person(String name, int age, String address){
        Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
        //3,通過構造方法,創建對象
        Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈爾濱");
        //4,獲取指定的方法
        //private void method5(){
        Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null);
        //5,開啓暴力訪問
        m5.setAccessible(true);
        //6,執行找到的方法
        m5.invoke(obj, null);
    }
}

3    反射練習

3.1     泛型擦除

思考,將已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一個字符串數據,如何實現呢?

我來告訴大家,其實程序編譯後產生的.class文件中是沒有泛型約束的,這種現象我們稱爲泛型的擦除。那麼,我們可以通過反射技術,來完成向有泛型約束的集合中,添加任意類型的元素

  •   代碼如下:
public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        //添加元素到集合
        list.add(new Integer(30));
        list.add(new Integer("12345"));
        list.add(123);
        //list.add("哈哈");//因爲有泛型類型的約束
        System.out.println(list);
        
        //通過反射技術,實現添加任意類型的元素
        //1, 獲取字節碼文件對象
        //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,  執行add()方法
        addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈");
        System.out.println(list);
    }
}

3.2     反射配置文件

  •   通過反射配置文件,運行配置文件中指定類的對應方法

讀取Peoperties.txt文件中的數據,通過反射技術,來完成Person對象的創建

         Peoperties.txt文件內容如下:

className=com.test_Reflect.Person
methodName=method5
  •   讀取配置文件,調用指定類中的對應方法
public class ReflectTest2 {
    public static void main(String[] args)
            throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException,
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        // 通過Properties集合從文件中讀取數據
        Properties prop = new Properties();
        // 讀取文件中的數據到集合中
        prop.load(new FileInputStream("properties.txt"));
        // 獲取鍵所對應的值
        String className = prop.getProperty("className");
        System.out.println(className);

        // 1,獲取Person.class 字節碼文件對象
        Class c = Class.forName(className);
        // 2,獲取構造方法
        // public Person(String name, int age, String address)
        Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

        // 3,創建對象
        Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中國");
        System.out.println(obj);

        // 4,獲取指定的方法
        // private void method5(){}
        String methodName = prop.getProperty("methodName");
        Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null);
        // 5,開啓暴力訪問
        m5.setAccessible(true);
        // 6,執行找到的方法
        m5.invoke(obj, null);
    }
}

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章