浅谈Java中的反射

反射机制概述

静态语言和动态语言：

动态语言，是一类运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。
主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。
静态语言，是与动态语言相对的，运行时结构不可变的就是静态语言。如 Java、C、C++。

Java不是动态语言，但是Java可以被称为"准动态语言"。即Java有一定的动态性，可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活。

反射

反射：Reflection(反射)是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助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。
举例：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

通过上述语句，我们可以获得一个Class类型对象。

加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)，这个对象包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构，这个对象就像一面镜子，透过这个镜子我们可以看到类的结构，所以，我们形象地称之为：反射。

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

反射优点和缺点：

优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性
缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

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

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()

该方法返回此Object的运行时类也就是表示此对象运行时类的 Class 对象。返回的Class对象是由所表示类的static synchronized方法锁定的对象。
返回的Class类是Java反射的源头，我们也可以将反射理解为：通过对象反射求出类的名称。

对于每个类而言，JRE都为其保留了一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息。

Class类

public final class Class<T> extends Object 
implements Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。基本的 Java 类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void 也表示为 Class 对象。

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。

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Class对象

Class类的常用方法：

方法名	具体含义
public static Class<?> forName(String className)	返回指定类名name的Class对象
public Object newInstance()	调用缺省构造方法，返回Class对象的一个实例
public String getName()	返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称
public Class<? super T> getSuperclass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
public Class<?>[] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
public ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
public Constructor<?>[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
public Method[] getMethods()	返回一个包含某些 Method 对象的数组
public Method getMethod(String name,Class<?>… parameterTypes)	返回一个 Method 对象，此对象的形参类型为paramType。它反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定公共成员方法
public Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例：

若是已知具体的类，通过类的class属性获取。该方法是最为安全可靠的，且程序性能最高。

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Class class1 =  Student.class;
    }
}

class Student{
    private String name;
    private int age;
    
    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

若已知某个类的实例，可以调用该实例的getClass()方法获取Class对象

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        Class class1 = student.getClass();
    }
}

class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

若已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可以通过Class类的静态方法forName()获取，可能会抛出ClassNotFoundException

package org.westos.demo2;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class class1 = Class.forName("org.westos.demo2.Student");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

内置基本数据类型可以直接使用类名.Type

Class class1 = Integer.TYPE;

还可以使用ClassLoader

有Class对象的类型：

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
interface：接口
[]：数组
enum：枚举
annotation：注解
primitive type：基本数据类型
void

类的加载与ClassLoader

当程序主动使用某个类时，如果该类还没有被加载到内存中，则系统会通过以下三个步骤来对该类进行初始化：

具体分析：

加载：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，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象
链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
准备：正式为类变量(static 变量)分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
解析：虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程
初始化：
执行类构造器()方法的过程。类构造器()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

什么时候会发生类初始化：

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，则会先初始化它的父类

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。如：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）

类记载器的作用：

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。

类加载器的类型：
类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的类的加载器。

引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。
扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或 - D java.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作。
系统类加载器：负责java -classpath 或 - D java.class.path 所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器。

创建运行时类的对象

我们可以通过反射来获取运行时类的完整结构，如实现的全部接口、所继承的父类、全部的构造器、全部的方法、全部的Field、注解等等。

创建类的对象的方法

创建类的对象的方法有两种，一种是直接调用Class对象的newInstance()方法，另一种则是通过调用构造方法的newInstance()方法创建。

调用Class对象的newInstance()方法
1）类必须有一个无参数的构造器
2）类的构造器的访问权限需要足够

package org.westos.demo2;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
            Class class1 = Class.forName("org.westos.demo2.Student");
            Student student = (Student) class1.newInstance();
    }

}

class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

通过明确地调用Class类的构造方法，并将参数传递进去
1）通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
2）向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数
3）通过Constructor实例化对象

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class class1 = Class.forName("org.westos.demo2.Student");
        Constructor constructor = class1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        Student student = (Student) constructor.newInstance("Tom",23);
        System.out.println(student.getName());
    }

}

class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

调用指定的方法

创建完运行时类的对象之后，我们就可以通过反射，调用类中的方法，这是通过Method类完成。具体如下：

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。

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

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。

public Object invoke(Object obj, Object... args)

该方法用于调用某个类的对象的某个指定的方法。
第一个参数是对象(即需要调用哪个对象的方法)，第二个参数是方法的参数。

Object对应原方法的返回值。若原方法无返回值，则此时返回null
若原方法为静态方法，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()方法之前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。

举例;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class class1 = Class.forName("org.westos.demo2.Student");
        Student student = (Student) class1.newInstance();
        Method setName = class1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(student,"Lily");
        System.out.println(student.getName());
    }

}

class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

当原方法声明为private时，需要在调用invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，才可访问private的方法。

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class class1 = Class.forName("org.westos.demo2.Student");
        Student student = (Student) class1.newInstance();
        Method setName = class1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.setAccessible(true);
        setName.invoke(student,"Lily");
        System.out.println(student.getName());
    }

}

class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    private void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

setAccessible()方法

public void setAccessible(boolean flag)

Method、Field和Constructor对象都有setAccessible()方法
setAccessible的作用是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。如果代码中必须使用反射，而该句代码需要频繁地被调用，那么就设置为true
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

反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换的问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除。

为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一化到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

ParemeterizedType：表示一种参数化类型，如Collection
GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
WildcardType：代表一种通配符类型表达式

浅谈Java中的反射

反射机制概述

静态语言和动态语言：

反射

Class类

Class类

类的加载与ClassLoader

创建运行时类的对象

创建类的对象的方法

调用指定的方法

反射操作泛型

python gdal 安装使用（Windows， python 3.6.8）

IDEA Error during artifact deployment. See server log for details.

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