【Java-15】反射知识总结

news2025/4/15 10:03:55

01_类的加载

  1. 类的加载过程
  2. 类的加载时机

类的加载

  • 当程序在运行后，第一次使用某个类的时候，会将此类的class文件读取到内存，并将此类的所有信息存储到一个Class对象中

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说明：Class对象是指java.lang.Class类的对象，此类由Java类库提供，专门用于存储类型的信息

类的加载机制

在以下情况下会加载类：

  1. 创建一个类的对象（第1次）

  2. 调用类的静态方法，静态变量 （第1次）

  3. 使用一个类的子类时 （第1次）

  4. 通过反射进行加载类

  5. java命令执行某一个类 （第1次）运行java程序

    public class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

//编译： javac HelloWorld.java    //生成：HelloWorld.class  字节码文件
//运行： Java HelloWorld   //使用java命令执行HelloWorld类（默认调用main方法）
                          //底层： HelloWorld.main(null);

小结

问题1：Student.class文件中都包含什么内容？

  • 构造方法、成员变量、成员方法

在jvm执行某个类时，如果该类是第一次被执行：

  • 先把该类的.class文件读取到内存中
  • 基于.class文件创建一个Class对象（方法区）
    • Class对象中存储的是.class文件中的内容：构造方法、成员变量、成员方法
      • Class对象中存储的构造方法：构造器对象 Constructor对象
      • Class对象中存储的成员变量：字段对象 Field对象
      • Class对象中存储的成员方法：方法对象 Method对象

02_类加载器

目标

  • 了解类加载器的概念 【了解】

路径

  1. 类加载器的作用
  2. 类加载器的分类
  3. 获取类加载器的方式

类加载器的作用

什么是类加载器？

  • 加载器是Java运行时环境的一部分，负责加载字节码文件

类加载器的作用：

  • 负责将磁盘上的某个class文件读取到内存并生成Class的对象

类加载器的分类：

Java中有三种类加载器，它们分别用于加载不同种类的class：

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：用于加载系统类库<JAVA_HOME>\bin目录下的class，例如：rt.jar。
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader)：用于加载扩展类库<JAVA_HOME>\lib\ext目录下的class。
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)：用于加载我们自定义类的加载器。

获取类加载器的方式

来自Class类型获取类加载器的方法：

public ClassLoader getClassLoader()  //返回该类的类加载器
//有些实现可能使用null来表示引导类加载器(启动类加载器)
//如果该类由引导类加载器(启动类加载器)加载，则此方法在这类实现中将返回 null

代码实践：

//自定义类型
class Student{
    private int age;
}

//测试类
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args){
        //获取自定义类的类加载器
        //1. 先获取Student对应的Class对象
        Class<Student> cls = Student.class;  
        
        //2. 再通过该class对象获取类加载器
        ClassLoader loader = cls.getClassLoader();
        
        System.out.println("loader = "+loader);//ClassLoaders$AppClassLoader@2437c6dc

        
        //获取String类的类加载器
        ClassLoader loader2 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println("loader2 = " + loader2);
    }
}

小结

类加载器的作用：

  • 把硬盘上的.class文件读取到内存中并创建Class对象

类加载器可以分为3种：

  • 引导类加载器(启动类加载器) 负载加载系统类库（java.lang包）
  • 扩展类加载器 负责加载jdk扩展的类库
  • 应用程序类加载器 负责加载程序员自己写的类

03_双亲委派机制

目标

  • 了解双亲委派机制的工作过程 【了解】

路径

  1. 3种类加载器的关系
  2. 双亲委派机制
  3. 双亲委派机制的好处

3种类加载器的关系

​ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-thYSDmQl-1687922149173)(imgs/04_%E7%B1%BB%E5%8A%A0%E8%BD%BD%E5%99%A8.png)]

从上图可知，三种类加载器存在一定的关系：

  • 应用程序类加载器的父级类加器是扩展类加载器
  • 扩展类加载器的父级类加载器是启动类加载器

结论：这种关系称为类加载器的"双亲委派模型"

双亲委派机制

"双亲委派模型"的工作机制：

  • 某个"类加载器"收到类加载的请求，它首先不会尝试自己去加载这个类，而是把请求交给父级类加载器
  • 因此，所有的类加载的请求最终都会传送到顶层的"启动类加载器"中
  • 如果"父级类加载器"无法加载这个类，然后子级类加载器再去加载

“双亲委派模型"中，除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的"父级类加载器”

小结

双亲委派机制：

  • 在使用一个类时，类并不会由应用程序类加载器来加载，而是由"双亲:启动类加载器、扩展类加载器"先来进行加载，当"双亲"无法加载时，才由应用程序类加载器来完成.class的加载及Class对象的创建

04_反射：概述

目标

  • 了解反射技术的作用 【了解】

路径

  1. 反射的概述
  2. 反射技术的作用

反射

反射技术：

  • 其实就是对类进行解剖的技术
    • 类中有什么？
      • 构造方法
      • 成员变量
      • 成员方法

结论：反射技术就是把一个类进行了解剖，然后获取到 构造方法、成员变量、成员方法

反射技术的应用案例：

  • idea
  • 框架技术：Spring

想要使用反射技术有一个必备条件：

  • Class对象
    • 原因：.class文件由类加载器读取并创建Class对象。Class对象中存储了.class文件中的内容：构造方法、成员变量、成员方法

反射技术的作用

使用反射技术，可以对类进行解剖，可以获取到类中的：构造方法、成员变量、成员方法

  • 构造方法： 可以创建对象
  • 成员方法： 可以调用执行
  • 成员变量： 赋值、取值

反射技术的作用：

  • 不用使用new关键字，就可以创建对象
  • 不用使用"对象名.方法"形式，就可以调用方法
  • 不用使用"对象名.属性"形式，就可以给属性赋值、取值
    • 通常在类中属性，都被修饰为private（私有的：外部不能访问）
    • 反射技术，可以做到对私有成员进行操作

示例：

"cn.itcast.pojo.Student" stu = new cn.itcast.pojo.Student();


给一个字符串："cn.icast.pojo.Student"

创建一个对象：?????   //使用new做不到  
           使用反射技术可以实现

示例：

给一个Student.class

程序在运行中，不能停止, 动态的获取一个Student.class
    //使用反射技术，可以在JVM运行状态下，动态的获取并加载Student.class

小结

反射技术 ：对类进行解剖的技术

反射技术的作用：可以不通过传统方式，来实现类的实例化、方法的调用

  • 实现的提前：需要使用Class对象

05_反射：Class类

目标

  • 掌握Class对象的获取方式 【掌握】

路径

  1. Class类
  2. 获取Class类对象的方式
  3. Class类中的常用方法

Class类

  • Class就是用来描述正在运行的java类型

  • Class类的实例表示Java中任何正在运行的类型，每一个类型都有与之对应的Class对象

    • 比如：类，接口，枚举，注解，数组，基本数据类型，void 都有与之对应的Class对象

      • 类名.class
接口名.class
int.class
boolean.class
array.class

获取Class对象

获取Class类对象的方式有3种：

方式一：类型名.class   //Student.class
方式二：对象.getClass()  //对象名.getClass()
方式三：Class.forName(String className) //className是全路径类名 = 包名+类型名

//方式1：类型名.class
//应用场景： 当类名明确时，可以直接使用"类名.class"
Class clz = String.class 
Class clz = int.class 
Class clz = double.class
    
//方式2：对象.getClass()
//应用场景：通常是应用方法中
 public void method(Student stu){
    Class clz = stu.getClass();   
 } 

//方式3： Class.forName("类的全名称");//带有包名的类
//应用场景： 通常使用在读取配置文件中的类型
pro.properties文件
--------------文件内容------------------    
className=cn.icast.pojo.Student   
---------------------------------------   
//代码实现    
ResourceBundler r = ResourceBundler.getBundler("pro");
String className = r.getString("className");//"cn.icast.pojo.Student"
    
Class StudentClass = Class.forName(className);//className="cn.icast.pojo.Student" 

//当获取到Class对象了，就可以对类进行解剖了

Class类中的常用方法

String getSimpleName()  // 获得类名字符串：类名
String getName()   // 获得类全名：包名+类名
T newInstance() // 创建Class对象关联类的对象 (前提：类中有一个无参构造方法)
    
//示例：
      Studentod类    cn.itcast.pojo.Student     //public Student(){}
      
      Class stuClass = Student.class;
      Object obj = stuClass.newInstance();//调用Student()  创建Student对象
      
      Student stu = (Student) obj;

代码实现：

public class Test01 {

    @Test
    public void testMethod3() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class stuClass = Class.forName("com.cls.demo2.Student");

        Student stu = (Student) stuClass.newInstance();

        stu.study();
    }



    @Test
    public void testMethod2() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Student stu =new Student();

        //对象名.getClass()
        Class studentClass = stu.getClass();

        Student student = (Student) studentClass.newInstance();

        student.study();
    }


    @Test
    public void testMethod1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        // 类型名.class
        Class studentClass = Student.class;
        //System.out.println(studentClass);

        System.out.println("带有包名的类："+studentClass.getName());
        System.out.println("类名："+studentClass.getSimpleName());

        //实例化Student对象
        Object obj = studentClass.newInstance();
        Student stu = (Student) obj;
        stu.age=20;
        stu.name="张三";
        System.out.println(stu.name+"==="+stu.age);
        stu.study();
    }
}

小结

获取Class对象的方式：

  1. 类型名.class //明确了具体的类型时，直接使用：类名.class
  2. 对象名.getClass() //当方法中传递的对象时，使用：对象名.getClass()
  3. Class类中的静态方法：forName(“带有包名的类”) //从配置文件中读取到类的全名称时

06_反射：构造器

目标

  • 能够使用Class对象获取构造器Constructor对象 【掌握】

路径

  1. Constructor类
  2. 获取构造器Constructor对象的方式
  3. Constructor类中常用方法

Constructor类

Class中的类型：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SrmWkRwa-1687922149175)(imgs/image-20201118105830818.png)]

构造方法对应的类型：  Constructor类型
字段：Field
方法：Method

Constructor类

  • 代表构造方法(构造器)
  • 类中的每一个构造方法都是一个Constructor类的对象

反射技术中构造器的目的：

  • 获得Constructor对象来创建类的对象
    • 大白话：不使用new关键字，通过Constructor来创建对象

获取Constructor对象的方式

Constructor对象的获取和Class类中方法有关：

Constructor[] getConstructors()
        //获得类中的所有构造方法对象，只能获得public的

Constructor[] getDeclaredConstructors()
        //获得类中的所有构造方法对象
    	//可以是public、protected、(默认)、private修饰符的构造方法    

    
Constructor getConstructor( Class... parameterTypes)
        //根据参数类型获得对应的Constructor对象   获取public修饰的
        //只能获得public修饰的构造方法
/*示例： Student       public Student(String name, int age)    public Student(int age) 
        Class stuClass = Student.class;
        //根据给定的参数类型，来获取匹配的构造器对象
        Constructor c = stuClass.getConstructor( String.class , int.class );
*/  
    
    
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)
        //根据参数类型获得对应的Constructor对象
    	//可以是public、protected、默认、private修饰符的构造方法

Constructor类常用方法

T newInstance(Object... initargs)
 	//根据指定的参数创建对象
/*
        Class stuClass = Student.class;
        //根据给定的参数类型，来获取匹配的构造器对象
        Constructor c = stuClass.getConstructor( String.class , int.class );
        //使用构造器对象，来实例化Student
        c.newInstance( "张三", 22 );//Student(String name, int age)
           
        //无参构造
        Constructor c = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student) c.newInstance();
*/    
    
    
void setAccessible(true)//应用场景：仅适用于访问有权限检查的成员
   //设置"暴力反射" ——是否取消权限检查，true取消权限检查，false表示不取消

代码实现：

public class Test1 {
    @Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
       //获取构造器的步骤
        /*1、先获取到Class对象
          2、使用Class对象中的方法，获取Constructor对象
          3、使用Constructor对象，实例化类
       */
        //获取Class对象（Student.class）
        Class stuClass = Student.class;

        //获取Constructor对象： public Student()
        Constructor con1 = stuClass.getConstructor();

        System.out.println(con1);

        Student stu = (Student)con1.newInstance();
        stu.name="小崔";
        System.out.println(stu.name);
    }
}

小结

Constructor类：

  • 代表类中的一个构造方法

获取Constructor类的方式：

//获取public修饰的构造方法
Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
    
    
//获取非public修饰的方法
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)

常用方法：

Object newInstance(Object... param)  //利用构造器对象，实例化自定义对象

void setAccessible(true) //消除JVM对权限的检查操作 （一次性的。只是对当前操作去除）

07_反射：使用构造器创建对象

目标

  • 能够使用构造器Constructor对象创建对象 【重要】

路径

  1. 案例：使用无参构造器创建对象
  2. 案例：使用有参构造器创建对象
  3. 案例：使用私有构造器创建对象

案例：使用无参构造器创建对象

@Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象（Student.class）
        Class stuClass = Student.class;

        //利用Class对象，来获取构造器对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();//方法中的参数为可变参数，可以不传递值

        //使用Constructor对象中的方法，来实例化Student类对象
        Student stu = (Student) con.newInstance();//方法中的参数是可变参数

        stu.study();
    }

案例：使用有参构造器创建对象

//有参构造方法
    @Test
    public void testMethod2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象（Student.class）
        Class stuClass = Student.class;

        //public Student(String name, int age, String gender)
        //获取带有参数的构造器对象
        //参数：是用来设置构造方法中参数的类型是什么
        Constructor con = stuClass.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

        //实例化有参构造方法
        //参数：要传递给Student(String name, int age, String gender)的数据
        Student stu = (Student) con.newInstance("熊大", 22, "男");

        //调用对象中的方法
        stu.study();
    }

案例：使用私有构造器创建对象

 @Test
    public void testMethod3() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象（Student.class）
        Class stuClass = Student.class;

        // private Student(String name)
        //获取私有构造器对象
        Constructor con = stuClass.getDeclaredConstructor(String.class);

        //当需要对私有成员操作时，需要先取消JVM对访问权限的检查操作
        con.setAccessible(true);//暴力破解（取消权限检查） //仅在当前次取消

        //使用私有构造器，实例化Student对象
        Student stu = (Student) con.newInstance("文平");

        System.out.println(stu.name);
        stu.study();
    }

小结

当获取到私有构造器后，要使用该构造器创建对象，需要：

  • 取消权限检查：setAccessible(true)

08_反射：方法

目标

  • 掌握Method对象的获取方式 【重要】

路径

  1. Method类
  2. 获取Method对象的方式
  3. Method类常用方法

Method

Method类

  • 代表一个成员方法

    • 每一个成员方法都是一个Method类的对象

反射技术中使用Method的目的：

  • 通过Method对象来调用成员方法

获取Method对象的方式

Method对象的获取和Class类中方法有关：

Method[] getMethods();
    //获得当前类和其父类中的所有public成员方法对象，返回数组

Method[] getDeclaredMethods();
    //获得当前类中的所有成员方法对象，返回数组
    //只获得本类的，包括public、protected、默认、private的

Method getMethod(String name,Class...args);
    //根据方法名和参数类型获得对应的成员方法对象，只能获得public的
    //参数说明：
             name : 类中方法的名字
             args : 方法中参数类型的Class     例：int.class     

Method getDeclaredMethod(String name,Class...args);
    //根据方法名和参数类型获得对应的成员方法对象，包括public、protected、(默认)、private的

Method类常用方法

//使用方法对象，调用对象中的方法执行（入栈执行）
Object invoke(Object obj, Object... args) 
    // obj： 对象   //"对象名.方法"
    // args：调用方法时传递的实参
//返回值： Object类型      
    
void setAccessible(true)
    // 设置"暴力访问"  ——是否取消权限检查，true取消权限检查，false表示不取消

代码实现：

//获取Method对象的步骤：
1、先获取Class对象
2、使用Class对象，获取Method对象
3、使用Method对象，执行方法
    
public class Test01 {
    @Test
    public void testMethod1() throws ClassNotFoundException {
        //获取Class对象
        Class stuClass  = Class.forName("com.method.demo1.Student");

        //使用Class对象，获取Method对象
        Method[] methods = stuClass.getMethods();//获取本类及父类中所有的public方法
        for (Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
    }
    @Test
    public void testMethod2() throws ClassNotFoundException {
        //获取Class对象
        Class stuClass  = Class.forName("com.method.demo1.Student");

        //使用Class对象，获取Method对象
        Method[] methods = stuClass.getDeclaredMethods();//获取本类中所有方法（包含私有）
        for (Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
    }
}

小结

在反射中获取Method对象的步骤：

1、 先获取Class对象

2、基于Class对象，获取Method对象

3、使用Method对象，执行该方法

获取Method对象的方式：

//可以获取到本类及父类中public修饰的方法（指定方法名及方法中的参数类型）
Method getMethod(String name,Class...args);

//获取本类中任意的方法（指定方法名及方法中的参数类型）
Method getDeclaredMethod(String name,Class...args);

Method类中常用方法：

//执行Method对象所代表的方法
Object invoke(Object 对象 ,  Object... 方法中需要的实参);

void setAccessible(true)

09_反射：方法调用

目标

  • 能够使用Method对象执行方法 【掌握】

路径

  1. 案例：调用无参无返回值的方法
  2. 案例：调用有参有返回值的方法
  3. 案例：调用私有方法
  4. 案例：调用静态方法

案例：调用无参无返回值的方法

 @Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时，需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取public void study()方法的对象
        Method method = stuClass.getMethod("study");

        //使用Method对象 执行study()方法
        method.invoke( stu );
    }

案例：调用有参有返回值的方法

 //有参有返回值
    @Test
    public void testMethod2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时，需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取public String sayHello(String name)方法的Method对象
        Method method = stuClass.getMethod("sayHello", String.class);

        //调用method方法
       Object result = method.invoke(stu,"波波");

        System.out.println(result);
    }

案例：调用私有方法

//私有方法
    @Test
    public void testMethod3() throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchMethodException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时，需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取 private void eat(String name)方法的Method对象
        Method method = stuClass.getDeclaredMethod("eat", String.class);

        //去除JVM对当前次权限的检查
        method.setAccessible(true);

        //执行method方法
        method.invoke(stu,"红烧肉");
    }

案例：调用静态方法

//静态方法
    @Test
    public void testMethod4() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //静态方法的调用不需要对象。"类名.静态方法()"
        //获取public static void sleep()方法的Method对象
        Method method = stuClass.getMethod("sleep");

        //执行静态方法
        method.invoke(null);//不需要传递对象（null就表示执行静态方法）
    }

小结

Method对象的使用步骤：

1、获取Class对象

2、基于Class对象，获取Method对象

  • //有参方法
Method method = Class对象.getMethod("方法名",参数1类型.class,参数2类型.class ...);
//无参方法
Method method = class对象.getMethod("方法名");

3、使用Method对象，执行方法

  • //调用非静态方法
method对象.invoke(实例对象,方法中需要的实参)
    
//调用静态方法
method对象.invoke(null,方法中需要的实参)

反射的作用案例演示

  • 作用

    反射是框架的灵魂！框架的底层一定会用到反射技术。

  • 需求：要把猫的睡觉方法 变成 狗的吃饭方法

  • 效果：使用反射+Properties完成配置文件。把需要修改的灵活的内容写在配置文件中，代码不需要做任何的改动。

    • 案例演示
public class Dog {

    public void eat(){
        System.out.println("狗爱吃肉");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("狗睡觉流口水");
    }

}

public class Cat {

    public void eat(){
        System.out.println("猫爱吃鱼");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("猫睡觉打呼噜");
    }
}

  public class Demo {
      public static void main(String[] args) throws Exception{
          //不使用反射
          //需求：   要把猫的睡觉方法  变成  狗的吃饭方法
          //Dog d = new Dog();
          //d.eat();
  
          //使用反射
          //properties
          Properties pro = new Properties();
          //load():可以把文件中的键值对读取到集合中
          FileReader fr = new FileReader("day21\\aaa.txt");
          pro.load(fr);
  
          //通过键获取值
          String cn = pro.getProperty("className");
          String mn = pro.getProperty("methodName");
  
          //获取字节码对象
          Class c = Class.forName(cn);
          //获取空参构造
          Constructor con = c.getConstructor();
          //执行构造方法
          Object o = con.newInstance();
          //获取方法
          Method m = c.getMethod(mn);
          //执行方法
          m.invoke(o);
  
      }
  }

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