Java之反射

一、反射的概念

1、反射的理解

Reflection(反射) 是被视为动态语言的关键，反射的机制允许程序在执行期间借助 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方法。

框架 = 反射 + 注解 +设计模式

2、反射的”动态性”

@Test
   public void test1(){
       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.oy.online.reflect";
                   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();
   }

3、反射机制提供的功能

在运行时判断一个对象所属的类
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

4、相关 AIP

java.lang.Class: 反射的源头
java.lang.reflect.Method
java.lang.reflect.Field
java.lang.reflect.Consructor

二、Class 类的理解和获取 Class 实例

1、Class 类的理解

类的加载过程：
程序经过 javac.exe 命令以后，会生成一个多字节码文件（.class 结尾），接着我们使用 java.exe 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记载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们称为运行时类，就作为 Class 的一个实例。
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类获取运行类。

2、获取 Class 实例的方式

方式一：调用运行时类的属性：.class

1 2	Class<Person> clazz = Person.class; System.out.println(clazz);

方式二：通过运行时类的对象,调用 getClass()

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Person p1 = new Person();
Class clazz = p1.getClass();
System.out.println(clazz);

方式三：调用 Class 的静态方法：forName(String classPath)

1 2	Class<?> clazz = Class.forName("com.oy.online.bean.Person"); System.out.println(clazz);

方式四：使用类的加载器：ClassLoader

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ClassLoader classLoader = ReflectTest2.class.getClassLoader();
Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.oy.online.bean.Person");
System.out.println(clazz);

3、Class 实例化的结构

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
interface：接口
[]: 数组
enum: 枚举
annotation: 注解@interface
primitive type : 基本数据类型
viod

三、了解 ClassLoad

1、类的加载过程

2、类的加载器的作用

3、类的加载器的分类

4、Java 类编译、运行的执行的流程

5、试用 Classloader 加载 src 目录下的配置文件

代码示例：

    @Test
    public void test5() throws Exception {
        Properties pros = new Properties();
        // 此时的文件默认在当前module下。
        // 读取配置文件的方式一：
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
//        pros.load(fis);

        // 读取配置二：使用ClassLoader
        // 配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader clazz = ReflectTest2.class.getClassLoader();
        InputStream is = clazz.getResourceAsStream("jdbc.properties");
        pros.load(is);

        String user = pros.getProperty("user");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user ="+ user + ",password ="+ password);
    }

四、反射应用一：创建运行时类的对象

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Class<Person> clazz = Person.class;
Person obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);

说明：

newInstance(): 调用此方法的运行类的对象。内部调用了运行类的空参的构造器。

要想方法正常的创建运行时类的对象，要求：

运行时必须是提供空参构造器
空参的构造器的访问权限的够。通常，设置为 public.

在 javabean 中要求提供一个 public 的空参构造器。原因：

便于通过反射，创建运行时类的对象
便于子类继承此运行类，默认调用 super()时，保证父类此构造器

五、反射应用二：获取运行时类的完整结构

通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等…

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
getDeclaredFields()：获取当前运行类中声明的属性。（不包含父类中声明的属性）

@Test
public void test2(){
    Class<Person> 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():获取当前运行类中声明的属性。（不包含父类中声明的属性）
    Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field f : declaredFields) {
        System.out.println(f);
    }
}

getMethods(): 获取当前运行时类及其所父类中声明为 public 权限的方法
getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所方法。（不包含父类中声明的方法）

@Test
public void test3(){
    Class<Person> clazz = Person.class;

    //getMethods():获取当前运行时类及其所父类中声明为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方法。（不包含父类中声明的方法）
    Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
    for (Method f : declaredMethods) {
        System.out.println(f);
    }
}

getConstructors(): 获取当前运行时类中声明为 public 的构造器
getDeclaredConstructors(): 获取当前运行时类中声明的所的构造器

@Test
public void test4(){
    Class<Person> 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的构造器
    Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
    for (Constructor<?> d : declaredConstructors) {
        System.out.println(d);
    }
}

getSuperclass()：获取运行时类的父类

@Test
public void test5(){
    Class<Person> clazz = Person.class;
    Class<? super Person> superclass = clazz.getSuperclass();
    System.out.println(superclass);
}

getGenericSuperclass()：获取运行时类的带泛型的父类

@Test
public void test6(){
    Class<Person> clazz = Person.class;
    Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
    System.out.println(genericSuperclass);
}

@Test
public void test7(){
    Class<Person> clazz = Person.class;
    Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
    ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
    // 获取泛型类型
    Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
    System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
}

getInterfaces(): 获取运行时类实现的接口

@Test
public void test8(){
    Class<Person> clazz = Person.class;

    Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
    for (Class<?> i : interfaces) {
        System.out.println(i);
    }

    System.out.println("****************");
    // 获取运行时类的父类实现接口
    Class<?>[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
    for (Class<?> c : interfaces1) {
        System.out.println(c);
    }

getPackage(): 获取运行时类所在的包

@Test
public void test9(){
    Class<Person> clazz = Person.class;
    Package pack = clazz.getPackage();
    System.out.println(pack);
}

getAnnotations(): 获取运行时类声明的注解

@Test
public void test10(){
    Class<Person> clazz = Person.class;
    Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
    for (Annotation a : annotations) {
        System.out.println(a);
    }

六、反射应用三：调用运行时类的指定结构

1、调用指定的属性

@Test
public void test1() throws Exception {
    Class<Person> clazz = Person.class;

    // 创建运行时类的对象
    Person p = 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、设置指定属性对象的此属性
    name.set(p,"Tom");

    System.out.println(name.get(p));
}

2、调用指定的方法

@Test
public void test2() throws Exception {
    Class<Person> clazz = Person.class;

    // 创建运行时类的对象
    Person p = clazz.newInstance();
    /*
    1.获取指定的某个方法
    getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
     */
    Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
    // 2.保证当前方法时可访问的
    show.setAccessible(true);

     /*
    3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
    invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
     */
    Object returnValue = show.invoke(p, "CHN");//String nation = p.show("CHN");
    System.out.println(returnValue);

    System.out.println("********************");

    //  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返回值，则此invoke()返回null
    Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
    System.out.println(returnVal);// null
}

3、调用指定的构造器

@Test
public void test3() throws Exception {
    Class<Person> clazz = Person.class;

    //private Person(String name)
    /*
    1.获取指定的构造器
    getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
     */
    Constructor<Person> constructor  = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

    // 2.保证此构造器可访问的
    constructor.setAccessible(true);

    // 3.调用此构造器创建运行时类的对象
    Person per = constructor.newInstance("Tom");
    System.out.println(per);
}

七、反射应用四：动态代理

1、代理模式的原理

使用一个代理将对象包装起来，然后用该代理对象去掉原始对象。任何对原始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上。

2、静态代理

举例

实现Runnable接口的方法创建多线程。
Class MyThread implements Runnable{}//相当于被代理类
Class Thread implements Runnable{}//相当于代理类
main(){
    MyTread t = new MyThread();
    Thread thread = new Thread(t);
    thresd.start();//启动线程；调用线程的run()
}

静态代理的缺点

代理类和目标对象的类都是在编译间确定下来的，不利于程序的扩展。
每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。

动态代理的特点
动态代理是指客户端通过代理类来调用其他对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象

3、动态代理的实现

需要解决的两个主要问题：
问题一：如何根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象。（通过 Proxy.newProxyInstance()实现）
问题二：当通过代理类的对象调用方法 a 时，如何动态的去调用被代理类的同名方法 a。(通过 InvocationHandler 接口的实现类及其方法 invoke())
代码示例

interface Human{

    String getBelief();

    void eat(String food);

}

//被代理类
class SuperMan implements Human{


    @Override
    public String getBelief() {
        return "I believe I can fly!";
    }

    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("我喜欢吃" + food);
    }
}

class HumanUtil{

    public void method1(){
        System.out.println("====================通用方法一====================");

    }

    public void method2(){
        System.out.println("====================通用方法二====================");
    }

}

class ProxyFactory{
    //调用此方法，返回一个代理类的对象。解决问题一
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

        handler.bind(obj);

        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }

}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

    private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值

    public void bind(Object obj){
        this.obj = obj;
    }

    //当我们通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
    //将被代理类要执行的方法a的功能就声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        HumanUtil util = new HumanUtil();
        util.method1();

        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
        //obj:被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj,args);

        util.method2();

        //上述方法的返回值就作为当前类中的invoke()的返回值。
        return returnValue;

    }
}

public class ProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        SuperMan superMan = new SuperMan();
        //proxyInstance:代理类的对象
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当通过代理类对象调用方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("四川麻辣烫");

        System.out.println("*****************************");

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();

        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);

        proxyClothFactory.produceCloth();

    }
}