反射(reflection)

一个需求引出反射

反射机制

Java反射机制原理图

Java反射机制可以完成

反射相关的主要类

反射机制的优点和缺点

反射调用优化-关闭访问检查

Class类

基本介绍

代码解释部分

类加载方法

应用实例：Class02.java

获取Class类对象

代码解释部分

哪些类型有Class对象

类加载

反射(reflection)

一个需求引出反射

根据配置文件re.properties指定信息，创建Cat对象并调用方法Cat
```
classfullpath=com.Cat
method=hi
```
这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式ocp原则(开闭原则：不修改源码，扩容功能)
快速入门

ReflectionQuestion.java

package com22.reflection.question;

import com22.Cat;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title ReflectionQuestion 反射问题的引入
 * @package com22.reflection.question
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class ReflectionQuestion {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //根据文件配置 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
        //传统的方式 new 对象 -》 调用方法
        Cat cat = new Cat();
        cat.hi();

        //1.使用Properties类，可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src/re.properties"));
        String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//com22.Cat
        String method = properties.get("method").toString();//hi
        System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
        System.out.println("method=" + method);

        //2.创建对象，传统方式不能解决该问题 =》 反射机制
        //new classfullpath()

        //3.使用反射机制解决
        //(1)加载类，返回Class类型的对象cls
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过cls得到加载的类com22.Cat的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的运行类型="+o.getClass());//运行类型
        //(3)通过cls得到加载的类com22.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象
        //   即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 =cls.getMethod(method);
        //通过method1调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        System.out.println("==============================");
        method1.invoke(o);//传统方法 对象.方法() ， 反射机制 方法.invoke(对象)
    }
}

Cat.java

package com22;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title Cat
 * @package com22.reflection.question.com22
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class Cat {

    private String name = "布偶";

    public void hi() {//常用方法
        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {//常用方法
        System.out.println(name + "喵喵喵");
    }

}

re.properties文件

classfullpath=com22.Cat
method=hi

反射机制

Java Reflection

反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息（比如成员变量、构造器、成员方法等等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到。
加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到的类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为：反射

Java反射机制原理图

Java反射机制可以完成

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
在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
生成动态代理

反射相关的主要类

java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在在堆中的对象
java.lang.reflect.Method：代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造发方法，Constructor对象表示构造器

这些类在java.lang.reflection

代码说明

com22/reflection/question/ReflectionQuestion.java

package com22.reflection.question;

import com22.Cat;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title ReflectionQuestion 反射问题的引入
 * @package com22.reflection.question
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class ReflectionQuestion {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //根据文件配置 re.properties 指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
        //传统的方式 new 对象 -》 调用方法
        Cat cat = new Cat();
        cat.hi();

        //1.使用Properties类，可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src/re.properties"));
        String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//com22.Cat
        String method = properties.get("method").toString();//hi
        System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
        System.out.println("method=" + method);

        //2.创建对象，传统方式不能解决该问题 =》 反射机制
        //new classfullpath()

        //3.使用反射机制解决
        //(1)加载类，返回Class类型的对象cls
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2)通过cls得到加载的类com22.Cat的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的运行类型=" + o.getClass());//运行类型
        //(3)通过cls得到加载的类com22.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象
        //   即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 = cls.getMethod(method);
        //(4)通过method1调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        System.out.println("==============================");
        method1.invoke(o);//传统方法 对象.方法() ， 反射机制 方法.invoke(对象)

        //java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Filed对象表示某个类的成员变量
        //得到name字段
        //getField不能得到私有的属性
//        Field name = cls.getField("name");
        Field age = cls.getField("age");
        System.out.println(age.get(o)); //传统写法 对象.成员变量，反射： 成员变量.get(对象)

        //java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造发方法，Constructor对象表示构造器
        Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造参数类型，返回无参构造器
        System.out.println(constructor);

        Constructor constructor1 = cls.getConstructor(String.class);//这里传入的String.class 就是String类的Class对象
        System.out.println(constructor1);
    }
}

com22/Cat.java

package com22;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title Cat
 * @package com22.reflection.question.com22
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class Cat {

    private String name = "布偶";
    public int age = 10;//public 公有的

    public Cat() {
    }//无参构造器

    public Cat(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void hi() {//常用方法
        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {//常用方法
        System.out.println(name + "喵喵喵");
    }

}

运行结果

反射机制的优点和缺点

优点：可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑。
缺点：使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响。
应用实例：Reflection02.java

反射调用优化-关闭访问检查

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
setAccessible作用是启动和禁止访问安全检查的开关
参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查

Reflection02.java

package com22.reflection;

import com22.Cat;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @ClassName Reflection02
 * @Description 测试反射调用的性能，和优化方案
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/10 11:38
 * @Version 1.0
 **/
public class Reflection02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {

        m1();
        m2();
        m3();
    }

    //传统方法来调用hi
    public static void m1() {
        Cat cat = new Cat();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            cat.hi();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m1() 耗时=" + (end - start));
    }

    //反射机制调用方法hi
    public static void m2() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        Class aClass = Class.forName("com22.Cat");
        Object o = aClass.newInstance();
        Method hi = aClass.getMethod("hi");
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射调用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m2() 耗时=" + (end - start));
    }

    //反射调用优化 + 关闭访问检查
    public static void m3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        Class aClass = Class.forName("com22.Cat");
        Object o = aClass.newInstance();
        Method hi = aClass.getMethod("hi");
        hi.setAccessible(true);//在反射调用方法时，取消访问检查
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射调用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m2() 耗时=" + (end - start));
    }
}

com22.Cat.java

package com22;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title Cat
 * @package com22.reflection.question.com22
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class Cat {

    private String name = "布偶";
    public int age = 10;//public 公有的

    public Cat() {
    }//无参构造器

    public Cat(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void hi() {//常用方法
//        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {//常用方法
        System.out.println(name + "喵喵喵");
    }

}

运行结果

Class类

基本介绍

Class也是类，因此也继承Object类【类图】
Class类对象不是new出来的，而是系统创建的【演示】
对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次【演示】
每个类的示例都会记得自己是由哪个Class实例所生成的
通过Class可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列的API
Class对象是存放在堆的
类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为元数据（包括方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）【示意图】

代码解释部分

Class01.java

package com22.reflection.Class_;

/**
 * @ClassName Class01
 * @Description 对Class类特点的梳理
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/10 19:25
 * @Version 1.0
 **/
public class Class01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //看看Class类图
        //1.Class也是类，因此也继承Object类【类图】
        //class
        //2.Class类对象不是new出来的，而是系统创建的【演示】
        //(1) 传统new对象
        /*  ClassLoader类
                public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        */
        //Cat cat = new Cat();
        //(2)反射方式，刚刚没有debug到ClassLoader类的loadClass，原因是，没有注销Cat cat = new Cat();
        Class cls1 = Class.forName("com22.Cat");

        /*  ClassLoader类，仍然是通过ClassLoader类加载Cat类的Class对象
                public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
        */

        //3.对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次【演示】
        Class cls2 = Class.forName("com22.Cat");
        System.out.println(cls1.hashCode());//使用hashCode验证
        System.out.println(cls2.hashCode());

        Class cls3 = Class.forName("com22.Dog");
        System.out.println(cls3.hashCode());//不同类最终的hashCode不同

        //4.每个类的示例都会记得自己是由哪个Class实例所生成的

        //5.通过Class可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列的API

        //6.Class对象是存放在堆的

        //7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为元数据（包括 方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）【示意图】
    }
}

Dog.java

package com22;

/**
 * @ClassName Dog
 * @Description test
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/11 16:50
 * @Version 1.0
 **/
public class Dog {
}

Cat.java

package com22;

/**
 * @author 甲柒
 * @version 1.0
 * @title Cat
 * @package com22.reflection.question.com22
 * @time 2023/6/24 8:52
 */
public class Cat {

    private String name = "布偶";
    public int age = 10;//public 公有的

    public Cat() {
    }//无参构造器

    public Cat(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void hi() {//常用方法
//        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {//常用方法
        System.out.println(name + "喵喵喵");
    }

}

运行结果hashCode对比

类加载方法

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、基本类型等）
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()	返回此Class所表示的实体的超类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

应用实例：Class02.java

package com22.reflection.Class_;

import com22.Car;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @ClassName Class02
 * @Description 演示Class类的常用方法
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/11 17:30
 * @Version 1.0
 **/
public class Class02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {

        String classAllPath = "com22.Car";
        //（1）获取到Car类 对应的 Class 对象
        //<?> 表示不确定的Java类型
        Class<?> cls = Class.forName(classAllPath);
        //（2）输出cls
        System.out.println(cls);//显示cls对象，是哪个类的Class对象应该输出 com22.Car
        System.out.println(cls.getClass());//输出cls运行类型 java.lang.Class
        //（3）得到包名
        System.out.println(cls.getPackage().getName());//包名
        //（4）得到全类名
        System.out.println(cls.getName());//全类名
        //（5）通过cls创建对象实例
        Car car = (Car) cls.newInstance();
        System.out.println(car);//car.toString()
        //（6）通过反射获取属性 brand
        Field clsField = cls.getField("brand");
        System.out.println(clsField.get(car));//宝马  注意！如果brand是私有属性会报错
        //（7）通过反射给属性赋值
        clsField.set(car, "奔驰");
        System.out.println(clsField.get(car));//奔驰
        //（8）希望得到所有的属性（字段）
        System.out.println("================所有的字段属性================");
        Field[] fields = cls.getFields();
        //使用增强for遍历取出
        for (Field f : fields) {
            System.out.println(f.getName());//名称
        }

    }
}

package com22;

/**
 * @ClassName Car
 * @Description TODO
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/11 17:33
 * @Version 1.0
 **/
public class Car {
    public String brand = "宝马";//品牌brand
    public int price = 500000;
    public String color = "至尊黑";

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

运行结果

获取Class类对象

GetClass_.java

前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可能通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException，
实例：Class cls1 = Class.forName("java.lang.Cat")；
应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类。

前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高，实例：Class cls2 = Cat.class;
应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象

前提：已知某个类的实例调用该实例的getClass()方法获取Class对象，
实例：Class clazz = 对象.getClass();//运行类型
应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象

其他方式
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass("类的全类名");

基本数据（int，char，boolean，float，double，byte，long，short）按照如下方式得到Class类对象
Class cls = 基本数据类型.class

基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE 得到Class类对象
Class cls = 包装类.TYPE

代码解释部分

package com22.reflection.Class_;

import com22.Car;

/**
 * @ClassName GetClass_
 * @Description 演示得到Class对象的各种方法（6）
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/11 20:55
 * @Version 1.0
 **/
public class GetClass_ {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1. Class.forName
        String classAllPath = "com22.Car";//通过读取配置文件获取
        Class<?> cls1 = Class.forName(classAllPath);
        System.out.println(cls1);

        //2. 类名.class ，应用场景：用于参数传递
        Class cls2 = Car.class;
        System.out.println(cls2);

        //3. 对象。=.getClass(), 应用场景，有对象实例
        Car car = new Car();
        Class cls3 = car.getClass();
        System.out.println(cls3);

        //4. 通过类加载【4种】来获取到类的Class对象
        //(1)先得到类加载器 car
        ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
        //(2)通过类加载器得到Class对象
        Class cls4 = classLoader.loadClass(classAllPath);
        System.out.println(cls4);

        //cls1,cls2,cls3,cls4其实是同一个对象
        System.out.println("============cls1,cls2,cls3,cls4其实是同一个对象==========");
        System.out.println(cls1.hashCode());
        System.out.println(cls2.hashCode());
        System.out.println(cls3.hashCode());
        System.out.println(cls4.hashCode());

        //5. 基本数据（int，char，boolean，float，double，byte，long，short）按照如下方式得到Class类对象
        Class<Integer> integerClass = int.class;
//        Class<Character> characterClass = char.class;
//        Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
        System.out.println(integerClass);//int    （自动装箱）

        System.out.println("==============================");
        //6. 基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE 得到Class类对象
        Class<Integer> type = Integer.TYPE;
        Class<Character> type1 = Character.TYPE;//其他包装类（Byte/Short/Integer/Long/Float/Double/Boolean/Character）
        Class<Boolean> type2 = Boolean.TYPE;
        System.out.println(type);
//        System.out.println(type1);
//        System.out.println(type2);

        System.out.println(integerClass.hashCode());
        System.out.println(type.hashCode());//两种方式最终的hashCode相同
    }
}

Car.java略（同上）

运行结果

哪些类型有Class对象

如下类型有Class对象：

外部类，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
基本数据类型
void

应用案例 AllTypeClass.java

应用案例：AllTypeClass.java

package com22.reflection.Class_;

import java.io.Serializable;

/**
 * @ClassName AllTypeClass
 * @Description 演示哪些类型有Class对象
 * @Author 甲柒
 * @Date 2023/9/11 22:21
 * @Version 1.0
 **/
public class AllTypeClass {
    public static void main(String[] args) {
        Class<String> cls1 = String.class;//外部类
        Class<Serializable> cls2 = Serializable.class;//接口
        Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;//数组
        Class<Float> cls4 = float.class;//二维数组
        Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;//注解
        //枚举
        Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
        Class<Long> cls7 = long.class;//基本数据类型
        Class<Void> cls8 = void.class;//void 数据类型
        Class<Class> cls9 = Class.class;//

        System.out.println(cls1);
        System.out.println(cls2);
        System.out.println(cls3);
        System.out.println(cls4);
        System.out.println(cls5);
        System.out.println(cls6);
        System.out.println(cls7);
        System.out.println(cls8);
        System.out.println(cls9);
    }
}

运行结果