java中反射知识点概念

news2024/11/27 11:31:37

这里写自定义目录标题

  • 1.什么是反射--动态注入？
  • 2.反射的诞生背景
  • 3.反射的意义
  • 4.反射后可以做些什么
  • 5.反射相关的主要API
  • 6.反射的优缺点
  • 7.反射和不反射基础使用
  • 8.工厂模式使用反射
    • 8.1首先我们来看看不使用反射的情况：
    • 8.2使用反射的情况：
  • 9.Java中使用工厂模式反射
  • 10.springboot项目中依赖注入和反射
  • 11.进行依赖注入时，使用了反射机制
  • 12.反射机制可以理解为是在运行时获取的类信息的一种机制

1.什么是反射–动态注入？

Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在运行期间借助于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。

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。
在这里插入图片描述

2.反射的诞生背景

Java程序中，所有的对象都有两种类型：编译时类型和运行时类型，而很多时候对象的编译时类型和运行时类型不一致。 Object obj = new String(“hello”); obj.getClass()

例如：某些变量或形参的声明类型是Object类型，但是程序却需要调用该对象运行时类型的方法，该方法不是Object中的方法，那么如何解决呢？

解决这个问题，有两种方案：

方案1：在编译和运行时都完全知道类型的具体信息，在这种情况下，我们可以直接先使用instanceof运算符进行判断，再利用强制类型转换符将其转换成运行时类型的变量即可。

方案2：编译时根本无法预知该对象和类的真实信息，程序只能依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息，这就必须使用反射。

3.反射的意义

使用反射机制的好处是增加了程序的灵活性和扩展性

4.反射后可以做些什么

Java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

5.反射相关的主要API

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

6.反射的优缺点

优点：

  • 提高了Java程序的灵活性和扩展性，降低了耦合性，提高自适应能力

  • 允许程序创建和控制任何类的对象，无需提前硬编码目标类

缺点：

  • 反射的性能较低。

    • 反射机制主要应用在对灵活性和扩展性要求很高的系统框架上

  • 反射会模糊程序内部逻辑，可读性较差。

7.反射和不反射基础使用

1.创建类

// 不使用反射
MyClass obj = new MyClass();

// 使用反射
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
Object obj = clazz.newInstance();

使用反射机制的好处是增加了程序的灵活性和扩展性，以下是一些使用反射的优点：

  1. 运行时动态加载类：通过反射机制，可以在运行时动态地加载不同的类，实现插件化和动态扩展功能。例如，一个框架可以根据配置文件中指定的类名动态加载对应的实现类。
// 不使用反射
MyClass obj = new MyClass();

// 使用反射
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
Object obj = clazz.newInstance();
  1. 创建对象灵活：通过反射机制，可以在运行时动态地创建对象，而无需在代码中显式地引用类。这对于需要根据条件创建不同对象的场景非常有用。
// 不使用反射
MyClass obj;
if (condition) {
    obj = new MyClassA();
} else {
    obj = new MyClassB();
}

// 使用反射
Class<?> clazz;
if (condition) {
    clazz = Class.forName("com.example.MyClassA");
} else {
    clazz = Class.forName("com.example.MyClassB");
}
Object obj = clazz.newInstance();
  1. 可以在运行时获取类的信息：通过反射机制，可以在运行时获取一个类的名称、父类、构造方法、成员变量、方法等信息，实现灵活的编程逻辑。
Class<?> clazz = MyClass.class;
String className = clazz.getName();
Class<?> superClass = clazz.getSuperclass();
Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
  1. 动态调用方法和访问属性：通过反射机制，可以在运行时动态地调用一个对象的方法，并传递相应的参数，或者在运行时动态地访问一个对象的属性，以便读取或修改相应的值。这对于一些通用的处理逻辑非常有用，比如序列化、反序列化、ORM框架等。
Object obj = new MyClass();
Method method = obj.getClass().getMethod("methodName", String.class);
method.invoke(obj, "parameterValue");

Field field = obj.getClass().getDeclaredField("fieldName");
field.setAccessible(true);
field.set(obj, "fieldValue");

如果不使用反射，我们将无法在运行时动态地加载类、创建对象、调用方法和访问属性。这将限制程序的灵活性和扩展性，并导致代码的冗余和重复。

总而言之，反射机制使得我们可以在运行时动态地操作和探知类的信息，从而增加了程序的灵活性和可扩展性。但是，反射也会带来一定的性能开销，并且会导致代码的可读性降低，因此在使用反射时需要谨慎权衡。

8.工厂模式使用反射

举一个更具体的例子来体会使用反射的好处。
假设我们有一个简单的工厂类，根据传入的类名动态创建对应类的实例。

8.1首先我们来看看不使用反射的情况：

public class SimpleFactory {
    public static Object createInstance(String className) {
        if ("A".equals(className)) {
            return new A();
        } else if ("B".equals(className)) {
            return new B();
        }
        // 可能还会有其他类的创建判断
        return null;
    }
}

在上述代码中，如果我们要添加新的类，就需要修改工厂类的代码，这违反了开闭原则。而使用反射可以让工厂类更加灵活，不需要每次添加新的类都修改工厂类的代码。

8.2使用反射的情况：

创建反射工厂

public class ReflectiveFactory {
    public static Object createInstance(String className) {
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName(className);
            return clazz.newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException ex) {
            ex.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

通过使用反射，我们可以根据传入的类名动态地加载并创建对应类的实例，而无需明确地引用类名。这样一来，当有新的类需要添加时，只需要提供对应的类名，而不需要修改工厂类的代码。

假设我们有类A和类B：

public class A {
    public void doSomething() {
        System.out.println("A is doing something");
    }
}

public class B {
    public void doSomething() {
        System.out.println("B is doing something");
    }
}

然后我们使用ReflectiveFactory来创建这两个类的实例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        A a = (A) ReflectiveFactory.createInstance("A");
        B b = (B) ReflectiveFactory.createInstance("B");
        
        a.doSomething();
        b.doSomething();
    }
}

在这个例子中，如果我们要添加一个新的类C，只需要提供C的类名，比如"com.example.C"，而不需要修改ReflectiveFactory类的代码。

总之，使用反射能够使程序更加灵活，减少了硬编码，提高了扩展性和可维护性。希望这个例子能够帮助您更好地理解使用反射的好处。

9.Java中使用工厂模式反射

当在Java中使用工厂模式时，结合反射可以使得代码更加灵活，以下是一个简单的示例：

假设我们有一个接口 Animal 和它的两个实现类 Dog 和 Cat，现在我们想要创建一个动物的工厂来根据不同的需求生产相应的动物实例。我们可以利用反射来实现这一功能。

首先是接口及其实现类的定义：

// Animal 接口
public interface Animal {
    void makeSound();
}

// Dog 类实现了 Animal 接口
public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("汪汪汪");
    }
}

// Cat 类实现了 Animal 接口
public class Cat implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("喵喵喵");
}

然后是动物工厂类的定义，利用反射根据传入的类名动态创建对应的实例：

public class AnimalFactory {
    public static Animal createAnimal(String animalType) {
        Animal animal = null;
        try {
            // 使用反射根据类名创建实例
            Class<?> clazz = Class.forName(animalType);
            animal = (Animal) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException | InstantiationException | NoSuchMethodException | InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return animal;
    }
}

最后是使用工厂创建动物实例的示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = AnimalFactory.createAnimal("com.example.Dog");
        Animal cat = AnimalFactory.createAnimal("com.example.Cat");

        dog.makeSound();  // 输出：汪汪汪
        cat.makeSound();  // 输出：喵喵喵
    }
}

在这个示例中，动物工厂类 AnimalFactory 使用了反射机制根据传入的类名动态创建对应的实例，这样我们就不需要在工厂类中硬编码各个动物类的实例化过程，使得工厂类更加灵活和可扩展。

10.springboot项目中依赖注入和反射

当涉及到依赖注入和反射时，Spring Boot提供了强大的支持。下面是一个简单的Java代码示例，演示了在Spring Boot中如何使用依赖注入和反射。

首先，我们假设有一个接口 UserService 和它的两个实现类 UserServiceImpl1 和 UserServiceImpl2。

public interface UserService {
    void getUserInfo();
}

@Component // 声明为Spring组件，使其能够被注入--使用反射动态注入
public class UserServiceImpl1 implements UserService {
    @Override
    public void getUserInfo() {
        System.out.println("UserServiceImpl1: Getting user information...");
    }
}

@Component // 声明为Spring组件，使其能够被注入--使用反射动态注入
public class UserServiceImpl2 implements UserService {
    @Override
    public void getUserInfo() {
        System.out.println("UserServiceImpl2: Getting user information...");
    }
}

接下来，我们创建一个使用依赖注入和反射的类 UserController。

@RestController
public class UserController {

    private final UserService userService;

    public UserController(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @GetMapping("/user")
    public void getUser() {
        userService.getUserInfo();
    }
}

在上述代码中，UserController 类使用构造函数注入 UserService 接口的实例。通过使用 @RestController 注解，Spring Boot 将会自动创建该类的实例，并将 UserService 的实例作为参数传入构造函数。

最后，我们需要在启动类中设置 Spring Boot 应用程序。

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

在上述代码中，@SpringBootApplication 注解表示这是一个 Spring Boot 应用程序的启动类。

当我们运行这个应用程序时，Spring Boot 将会自动扫描 UserController 和 UserService 的实现类，并通过依赖注入将 UserServiceImpl1 或者 UserServiceImpl2 的实例传递给 UserController。然后，当访问 /user 路径时，UserController 调用 userService.getUserInfo() 方法，输出相应的信息。

这个示例展示了在Spring Boot中使用依赖注入和反射的基本原理。通过依赖注入，我们可以轻松地将实现类注入到需要它们的类中，而无需显式地创建它们的实例。同时，反射机制使得Spring Boot能够动态地实例化对象并完成依赖注入。

11.进行依赖注入时，使用了反射机制

Spring Boot 在进行依赖注入时，使用了反射机制。通常情况下，我们不需要显式地使用反射来实现依赖注入，而是让 Spring Boot 自动完成这个过程。

当我们给一个类添加 @Component 注解时，它就成为了一个 Spring 组件，并且可以被注入到其他需要它的类中。在启动应用程序时，Spring Boot 会扫描所有的组件，然后使用反射机制来实例化它们。在实例化过程中，Spring Boot 也会检查组件之间的依赖关系，并自动完成依赖注入。

具体来说，在上面的示例中，UserController 类的构造函数需要一个 UserService 实例。当 Spring Boot 实例化 UserController 类时，它会检查 UserService 接口有哪些实现类，并选择一个与 UserController 类进行依赖注入。这个过程中，Spring Boot 使用了反射机制来实例化 UserService 实现类的对象，并将其传递给 UserController 的构造函数。

总之，在 Spring Boot 中，我们可以通过添加注解来声明组件，并让 Spring Boot 自动完成依赖注入的过程。在这个过程中，Spring Boot 使用反射机制来实例化对象和完成依赖注入。

12.反射机制可以理解为是在运行时获取的类信息的一种机制

反射机制可以理解为在运行时获取类的信息并进行操作的一种机制。在 Java 中，通过反射机制，可以在程序运行时动态地获取、检查和修改类、对象、方法、字段等的信息，以及调用类的方法和构造函数。

使用反射机制，可以实现以下功能：

  1. 获取类的信息：可以获取类的名称、修饰符、父类、实现的接口等信息。

  2. 创建对象：可以通过反射机制创建类的对象，包括调用无参构造函数或有参构造函数来实例化对象。

  3. 调用方法和访问字段：可以通过反射机制调用类的方法和访问类的字段，包括公共方法和字段、私有方法和字段。

  4. 动态代理：通过反射机制可以生成代理对象，用于在运行时动态地处理对目标对象的方法调用。

  5. 获取泛型信息：可以通过反射机制获取类、方法、字段等的泛型信息，包括参数化类型、泛型方法等。

反射机制提供了一种强大的能力，可以在编写代码时不需要提前知道类的具体信息，而是在运行时动态地获取和操作类的信息。但同时，反射机制也会带来一些性能上的开销，因此在使用反射时需要权衡其灵活性和性能消耗。

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