【Java 基础】反射

news2024/12/24 10:03:11

反射是框架的灵魂。动态代理、很多框架（SoringIOC、AOP等）中都用到了反射。

概述：

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法（包括私有的）；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性（包括私有的）；
这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象.

1. java.lang.Class

Java 中 的java.lang.Class 类是 Java 反射机制的基础，我们想要在运行期间获取一个类的相关信息，就需要使用 Class 类。
JVM 会为每个类都创建一个 Class 对象，在程序运行时， JVM 会首先检查要加载的类对应的 Class 对象是否已经加载。如果没有加载，那么 JVM 会根据类名查找 .class 文件，并将其Class对象载入。

加载的时候：Class对象的由来是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

image.png

Student 类

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Student {

    private Integer id;

    private String name;

    private Integer age;


    private void eat(String name){
        System.out.println(name + " 吃东西。");
    }


    public int getBirthsDay(Integer age){
        return LocalDateTime.now().getYear() - age;
    }

}

1.1 获取 Class 对象

  1. 方式 1

调用对象的 getClass() 方法

Student student = new Student();
Class clazz = student.getClass();
  1. 方式 2

根据类名.class 获取

Class clazz = Student.class();
  1. 方式 3

根据Class类静态方法（全路径名）

Class clazz = Class.forName("com.snow.Student");

注意：在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。
三种方式常用第三种，第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。一般都用第三种，一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。

在这里插入图片描述

1.2 通过反射创建对象

使用反射创建对象有 2 种方式：

  1. 使用 Class 对象的 newInstance() 方法，其原理是通过类中定义的无参构造函数来创建对象的。
Student student = clazz.newInstance();
  1. 使用 java.lang.redlect.Constructor 类中的newInstance() 方法，这种方式既可以获取无参数的也可以获取有参数的。
//  调用无参
Student student1 = clazz1.getConstructor().newInstance();
System.out.println(student1);

//  调用有参
Student student2 
	= clazz1.getConstructor(Integer.class, String.class, Integer.class)
	.newInstance(10, "snow", 100);
System.out.println(student2);

1.3 通过反射获取类的属性、方法和注解等

除了 newInstance()方法，Class 类还有其他方法，可以在运行期间获得一个类的方法、属性和注解等。

在这里插入图片描述

1.3.1 反射获取构造方法

方法说明
Constructor<?>[] getConstructors()返回所有构造器对象的数组（只能拿public的）
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()返回所有构造器对象的数组，存在就能拿到
Constructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes)返回单个构造器对象（只能拿public的）
Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)返回单个构造器对象，存在就能拿到

1.3.2 反射通过构造器创建对象

方法说明
T newInstance(Object… initargs)根据指定的构造器创建对象（参数为属性赋值）
public void setAccessible(boolean flag)设置为true,表示取消访问检查，进行暴力反射

1.3.3 反射获取成员方法

方法说明
Method[] getMethods()返回所有成员方法对象的数组（只能拿public的）
Method[] getDeclaredMethods()返回所有成员方法对象的数组，存在就能拿到
Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)返回单个成员方法对象（只能拿public的）
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)返回单个成员方法对象，存在就能拿到（第一个是方法名称，后面的是参数类型）

Method 类中用于触发执行的方法

//  参数1：方法名 参数2：形参类型
Method eat = clazz1.getDeclaredMethod("eat", String.class);
//  设置此方法可访问（只有私有方法才需要加这个）
eat.setAccessible(true);
//  运行方法 参数1：执行该方法的对象 参数2：实际参数
eat.invoke(student1, "snow");

Method getBirthsDay = clazz1.getDeclaredMethod("getBirthsDay", Integer.class);
Integer year = (Integer) getBirthsDay.invoke(student1, 25);
System.out.println(year);

1.3.4 反射获取属性

方法说明
Field[] getFields()返回所有成员变量对象的数组（只能拿public的）
Field[] getDeclaredFields()返回所有成员变量对象的数组，存在就能拿到
Field getField(String name)返回单个成员变量对象（只能拿public的）
Field getDeclaredField(String name)返回单个成员变量对象，存在就能拿到

Filed类 用于取值，赋值的方法：

方法说明
void set(Object obj, Object value)赋值
Object get(Object obj)获取值。
Field[] declaredFields = clazz1.getDeclaredFields();
System.out.println(Arrays.toString(declaredFields));

2. 工具类操作

import org.springframework.util.ReflectionUtils;

String serviceClass = "orderUserServiceImpl";
String methodName = "getOne";
int id = 1;
//	获取方法
Method method 
     = ReflectionUtils.findMethod(SpringContextUtil.getBean(serviceClass).getClass(), methodName, Integer.class);
//用spring bean获取操作前的参数,此处需要注意：传入的id类型与bean里面的参数类型需要保持一致
//	获取对象
Object obj 
    = ReflectionUtils.invokeMethod(method, SpringContextUtil.getBean(serviceClass), id);

借助到的 SpringContextUtil 工具类：

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SpringContextUtil implements ApplicationContextAware {

    private static ApplicationContext  applicationContext;

    /**
     * 实现ApplicationContextAware接口的回调方法，设置上下文环境
     */
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext){
        SpringContextUtil.applicationContext = applicationContext;
    }

    public static ApplicationContext getApplicationContext(){
        return applicationContext;
    }

    /**
     * 获取对象
     * @return  Object 一个以所给名字注册的bean的实例 (service注解方式，自动生成以首字母小写的类名为bean name)
     */
    public static Object getBean(String name) throws BeansException {
        return applicationContext.getBean(name);
    }
}

3. 反射是如何破坏单例模式的

反射可以在运行期间获取并调用一个类的任何方法（包括私有方法）。所以使用反射可以破坏单例模式的。

SO : 如何避免单例对象被反射破坏：
只需要改造构造函数，使其在反射调用时识别对象是不是被创建即可：

private Student(){
    if(student != null){
        throw new RuntimeException(".....");
    }
}

4. 反射结合注解实现操作日志

注解相关内容：https://blog.csdn.net/m0_60915009/article/details/130677945

自定义注解：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SnowLog {
	//	操作类型
    public String operateType();
    //	操作模块
    public String operateTarget();
    //	操作对象id
    public String operateTargetIdExpression();

}

切面类

import com.baomidou.mybatisplus.core.toolkit.StringUtils;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.core.LocalVariableTableParameterNameDiscoverer;
import org.springframework.expression.EvaluationContext;
import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.support.StandardEvaluationContext;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.lang.reflect.Method;

import com.google.common.base.CaseFormat;

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class SnowLogAspect {


    //  环绕通知
    @Around("@annotation(com.baga.web.controller.log.SnowLog)")
    public Object log(ProceedingJoinPoint point) throws Exception{
        Method method = ((MethodSignature) point.getSignature()).getMethod();
        SnowLog snowLog = method.getAnnotation(SnowLog.class);

        Object response = null;

        try {
            //  执行目标方法
            response = point.proceed();
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new Exception(throwable);
        }

        if(StringUtils.isBlank(snowLog.operateTargetIdExpression())){
            return null;
        }

        SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
        Expression expression = parser.parseExpression(snowLog.operateTargetIdExpression());

        EvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();

        //  获取参数值
        Object[] args = point.getArgs();

        //  获取运行时参数名称
        LocalVariableTableParameterNameDiscoverer discoverer = new LocalVariableTableParameterNameDiscoverer();
        String[] parameterNames = discoverer.getParameterNames(method);

        //  将参数绑定到 context 中
        if(parameterNames != null){
            for (int i = 0; i < parameterNames.length; i++) {
                context.setVariable(parameterNames[i], args[i]);
            }
        }

        //  将方法的 resp 当做变量放到 context 中，变量名称为该类名转换为小写字母
        //  开头的驼峰形式
        if(response != null){
            context.setVariable(
                    CaseFormat.UPPER_CAMEL.to(CaseFormat.LOWER_CAMEL,
                            response.getClass().getSimpleName()), response);
        }

        //  解析表达式，获取结果
        String operateTargetId = String.valueOf(expression.getValue(context));

        //  执行日志记录
        handleSnowLog(snowLog.operateType(), snowLog.operateTarget(), operateTargetId);
        return response;
    }


    private void handleSnowLog(String operateType, String operateTarget, String operateTargetId){
        log.info("operateType : {}, operateTarget : {}, operateTargetId : {}", operateType, operateTarget, operateTargetId);
    }

}

业务-添加

@PostMapping("/addStudyReview")
@SnowLog(operateTarget = "温故知新", operateType = "添加", operateTargetIdExpression = "#baseResult.data.id")
public BaseResult addStudyReview(@Validated(Default.class) @RequestBody StudyReviewAddModel addModel){
	StudyReview studyReview = studyReviewService.addStudyReview(addModel);
	return BaseResult.success(studyReview);
}

业务-修改

@PutMapping("/updateStudyReview")
@SnowLog(operateTarget = "温故知新", operateType = "修改", 
         operateTargetIdExpression = "#updateModel.id")
public BaseResult updateStudyReview(@Validated(Default.class) @RequestBody StudyReviewUpdateModel updateModel){
    studyReviewService.updateStudyReview(updateModel);
    return BaseResult.success();
}

业务-删除

@DeleteMapping("/end/{id}")
@SnowLog(operateTarget = "温故知新", operateType = "终结", 
         operateTargetIdExpression = "#id")
public BaseResult end(@PathVariable("id") Integer id){
StudyReview studyReview = studyReviewService.getById(id);
    if(studyReview == null || "1".equals(studyReview.getIsClose())){
        return BaseResult.success();
    }
    studyReview.setIsClose("1");
    studyReviewService.updateById(studyReview);
    return BaseResult.success();
}

业务

@PostMapping("/test")
@SnowLog(operateTarget = "温故知新", operateType = "测试", 
         operateTargetIdExpression = "#id")
public BaseResult test(Integer id, Integer age, String name){
	return BaseResult.success();
}

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