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一、Java反射机制概述

1. Java Reflection

（1）Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期 借助于Reflectionapi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。

（2）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），这个对象就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，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。

2. 动态语言 vs 静态语言

（1）动态语言

是一类在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、Erlang。

（2）静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、c++。Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作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！

（3）Java反射机制研究及应用

⭕ Java反射机制提供的功能

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
2. 在运行时构造任意一个类的对象
3. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
4. 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
5. 在运行时处理注解 生成动态代理

⭕ 反射相关的主要API

1. java.lang.Class:代表一个类
2. java.lang.reflect.Method:代表类的方法
3. java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
4. java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器  … …

二、 Class类的理解

1. 类的加载过程

1.1 初步了解

⭕ 程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类，就作为Class的一个实例。

⭕ 换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。

⭕ 加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。

1.2 类的加载过程图解

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

⭕ 类的加载：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，作为方法区中类数据的访问入口（即引用地址）。所有需要访问和使用类数据只能通过这个Class对象。这个加载的过程需要类加载器参与。

⭕ 类的链接：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，例如：以cafe开头，没有安全方面的问题
● 准备：正式为类变量（static）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。

⭕ 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()方法执行决定// 这个A的类构造器()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// (){// m = 300;// m = 100;// }

1.3 了解：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）

1. 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
2. new一个类的对象
3. 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
4. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
5. 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）

1. 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
2. 当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
3. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
4. 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）

1.4 类加载器的作用

⭕ 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。

1.5 JVM中不同类型的类的加载器

1.6 代码演示

⭕ 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。

     @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);    }}

2. 何为Class类？

⭕ 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

3. Class类的常用方法方法

方法名	功能说明
static Class forName(String name)	返回指定类名 name 的 Class 对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回该Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体（类、接口、数组类、基本类型或void）名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class [] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Class getSuperclass()	返回表示此Class所表示的实体的超类的Class
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组
Method getMethod(String name,Class … paramTypes)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

3. 哪些类型可以有Class对象？

（1）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
（2）interface：接口
（3）[]：数组
（4）enum：枚举
（5）annotation：注解@interface
（6）primitive type：基本数据类型
（7）void

三、获取Class类实例的四种方法

1. 调用运行时类的属性：.class

前提：若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠， 程序性能最高
示例： Class clazz1 = String.class;

2. 通过运行时类的对象,调用getClass()

前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
示例：Class clazz = “www.atguigu.com”.getClass();

3.调用Class的静态方法：forName(String classPath)

前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName() 获取，可能抛出ClassNotFoundException
示例： Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);

4. 使用类的加载器：ClassLoader

示例：
ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);

5. 代码演示

@Testpublic void test1() throws ClassNotFoundException {            //方式一：调用运行时类的属性：.class            Class clazz1 = Person.class;            System.out.println(clazz1);//class com.jiaying.java1.Person            //方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()            Person p1 = new Person();            Class clazz2 = p1.getClass();            System.out.println(clazz2);//class com.jiaying.java1.Person            //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)            Class clazz3 = Class.forName("com.jiaying.java1.Person");            Class clazz5 = Class.forName("java.lang.String");            System.out.println(clazz3);//class com.jiaying.java1.Person            System.out.println(clazz5);//class java.lang.String            System.out.println(clazz1 == clazz2);//true            System.out.println(clazz1 == clazz3);//true            //方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)            ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();            Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.jiaying.java1.Person");            System.out.println(clazz4);//class com.jiaying.java1.Person            System.out.println(clazz1 == clazz4);//true}

四、 创建运行时类的对象

1. 引入

⭕ 有了Class对象，能做什么？

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
要求：

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。

⭕ 难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？
不是！只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。
步骤如下：

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。

2. 语法步骤

（1）根据全类名获取对应的Class对象

String name = “atguigu.java.Person";Class clazz = null;clazz = Class.forName(name);

（2）调用指定参数结构的构造器，生成Constructor的实例

Constructor con = clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);

（3）通过Constructor的实例创建对应类的对象，并初始化类属性

Person p2 = (Person) con.newInstance("Peter",20);System.out.println(p2);

3. 代码演示

 @Test    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {        Class clazz = Person.class;                Person obj = clazz.newInstance();        System.out.println(obj);    }

4. 体会反射的动态性

//体会反射的动态性    @Test    public void test2(){        for(int i = 0;i < 100;i++){            int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2            String classPath = "";            switch(num){                case 0:                    classPath = "java.util.Date";                    break;                case 1:                    classPath = "java.lang.Object";                    break;                case 2:                    classPath = "com.atguigu.java.Person";                    break;            }            try {                Object obj = getInstance(classPath);                System.out.println(obj);            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            }        }    }        public Object getInstance(String classPath) throws Exception {       Class clazz =  Class.forName(classPath);       return clazz.newInstance();    }}

五、获取运行时类的完整结构

提供具有丰富内容的Person类

//接口public interface MyInterface {    void info();}//注解@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface MyAnnotation {    String value() default "hello";}//父类public class Creature implements Serializable {    private char gender;    public double weight;    private void breath(){        System.out.println("生物呼吸");    }    public void eat(){        System.out.println("生物吃东西");    }}//Person类@MyAnnotation(value="hi")public class Person extends Creature implements Comparable,MyInterface{    private String name;    int age;    public int id;    public Person(){}    @MyAnnotation(value="abc")    private Person(String name){        this.name = name;    }     Person(String name,int age){        this.name = name;        this.age = age;    }    @MyAnnotation    private String show(String nation){        System.out.println("我的国籍是：" + nation);        return nation;    }    public String display(String interests,int age) throws NullPointerException,ClassCastException{        return interests + age;    }    @Override    public void info() {        System.out.println("我是一个人");    }    @Override    public int compareTo(String o) {        return 0;    }    private static void showDesc(){        System.out.println("我是一个可爱的人");    }    @Override    public String toString() {        return "Person{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                ", id=" + id +                '}';    }}

1. 获取当前运行时类的属性结构

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();        }    }}

2. 获取当前运行时类的方法结构

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);        }    }      @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();        }    }}

3. 获取当前运行时类的构造器结构

方法	作用
public Constructor[] getConstructors()	返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。
public Constructor[] 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

    @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);        }    }     @Test    public void test2(){        Class clazz = Person.class;        Class superclass = clazz.getSuperclass();        System.out.println(superclass);    }        @Test    public void test3(){        Class clazz = Person.class;        Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();        System.out.println(genericSuperclass);    }        @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());    }    @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);        }    }        @Test    public void test6(){        Class clazz = Person.class;        Package pack = clazz.getPackage();        System.out.println(pack);    }        @Test    public void test7(){        Class clazz = Person.class;        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();        for(Annotation annos : annotations){            System.out.println(annos);        }    }}

六、调用运行时类的指定结构

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。

1. 调用运行时类中指定的属性

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");                id.set(p,1001);                int pId = (int) id.get(p);        System.out.println(pId);    }        @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));    }

2. 调用运行时类中的指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。步骤：

1. 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。
2. 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：

     @Test    public void testMethod() throws Exception {        Class clazz = Person.class;        //创建运行时类的对象        Person p = (Person) clazz.newInstance();                Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);        //2.保证当前方法是可访问的        show.setAccessible(true);                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    }

3. 调用运行时类中的指定的构造器

代码演示：

      @Test    public void testConstructor() throws Exception {        Class clazz = Person.class;        //private Person(String name)                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);    }}

来源地址：https://blog.csdn.net/weixin_52533007/article/details/123312217