day42-反射01

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Java反射01 1.反射(reflection)機制 1.1反射機制問題 一個需求引出反射 請看下麵問題： 根據配置文件 re.properties 指定信息，創建Cat對象並調用方法hi classfullpath=li.reflection.Cat method=hi 使用現有的技術，你能做的 ...


Java反射01

1.反射(reflection)機制

1.1反射機制問題

一個需求引出反射

請看下麵問題：

  1. 根據配置文件 re.properties 指定信息，創建Cat對象並調用方法hi
classfullpath=li.reflection.Cat
method=hi

使用現有的技術，你能做的到嗎？

  1. 這樣的需求在學習框架時特別多，即通過外部文件配置，在不修改源碼的情況下來控製程序，也符合設計模式的ocp原則（開閉原則）

    開閉原則：不修改源碼，擴展功能

例子：

re.properties:

classfullpath=li.reflection.Cat
method=cry

Cat:

package li.reflection;

public class Cat {
    private String name = "招財貓";

    public void hi() {
        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {
        System.out.println(name + " cry");
    }
}

ReflectionQuestion:

package li.reflection;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class ReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        //根據配置文件 re.properties 指定信息，創建Cat對象 並調用方法hi

        //1.傳統方法 new 對象 -->調用方法
        //Cat cat = new Cat();
        //cat.hi();

        //2.嘗試使用讀取文件的方法
        //2.1使用properties類，可以讀寫配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpatch = properties.get("classfullpath").toString();
        String methodName = properties.get("method").toString();
        System.out.println("classfullpath" + classfullpatch);
        System.out.println("method" + methodName);
        //2.2創建對象
        //使用傳統的方法行不通

        //3.使用反射機制解決
        //3.1載入類,返回一個Class類型的對象cls（這裡的Class就是一個類，他的類名就叫Class）
        Class cls = Class.forName(classfullpatch);

        //3.2通過cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的一個對象實例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的運行類型=" + o.getClass());//o的運行類型

        //3.3通過 cls 得你載入的類 li.reflection.Cat 的methodName"hi" 的方法對象
        //   即：在反射機制中，可以把方法視為一個對象（萬物皆對象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //3.4通過 method1 調用方法：即通過方法對象來實現調用方法
        System.out.println("========");
        method1.invoke(o);//傳統方法： 對象.方法() , 反射機制：方法.invoke(對象)

        //意義在與反射機制可以通過不求該源碼就完成功能的拓展
        /**
         * 例如，在Cat類中有兩個方法，hi()和cry()，現在要求將調用用的hi方法改為調用cry方法，
         * 這時候只需要在配置文件re.properties中修改引用的方法名即可
         * 不需像想傳統方法一樣，需要在源碼中修改
         */
    }
}
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1.2反射機制

1.2.1Java Reflection

  1. 反射機制允許程式在執行期間藉助於Reflection API取得任何類的內部信息（比如成員變數，構造器，成員方法等等，包括private許可權的屬性和方法），並能夠操作對象的屬性以及方法。

    反射在設計模式和框架底層都會用到

  2. 載入完類之後，在堆中就產生了一個Class類型的對象（一個類只有一個Class對象），這個對象包含了類的完整結構信息。通過這個對象得到類的結構。這個Class對象就像一面鏡子，透過這個鏡子看到了的結構，所以形象地稱之為：反射

例如：一個Person類型的實例對象叫 p

則 p 對象 - -> 類型 Person類

Class 對象 cls --> 類型 Class 類（這個類的名字就叫Class）

1.2.2Java反射機制原理圖

  • Java反射機制可以完成
    1. 在運行時判斷任意一個對象所屬的類
    2. 在運行時構造任意一個類的對象
    3. 在運行時得到任意一個類所具有的成員變數和方法
    4. 在運行時調用任意一個對象的成員變數和方法
    5. 在運行時獲取泛型信息
    6. 在運行時處理註解
    7. 生成動態代理

1.2.3反射相關類

反射相關的主要類:

  1. java.lang.Class：代表一個類，Class的對象表示某個類載入過後在堆中的對象
  2. java.lang.reflect.Method：表示類的方法（Method對象表示某個類的方法）
  3. java.lang.reflect.Field：表示類的成員變數（Field對象表示某個類的成員變數）
  4. java.lang.reflect.Constructor：表示類的構造方法（Constructor對象表示某個類的構造器）

​ 這些類在 java.lang.reflect

例子：

Cat：

package li.reflection;

public class Cat {
    private String name = "招財貓";
    public int age = 10;

    public Cat() {
    }//無參構造器

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

    public void hi() {
        System.out.println("hi " + name);
    }

    public void cry() {
        System.out.println(name + " cry");
    }
}

re.properties:

classfullpath=li.reflection.Cat
method=hi

Reflection01：

package li.reflection;

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

public class Reflection01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //使用properties類，讀寫配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpatch = properties.get("classfullpath").toString();
        String methodName = properties.get("method").toString();
        System.out.println("classfullpath" + classfullpatch);
        System.out.println("method" + methodName);

        //反射機制
        //1.載入類,返回一個Class類型的對象cls（這裡的Class就是一個類，他的類名就叫Class）
        Class cls = Class.forName(classfullpatch);

        //通過cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的一個對象實例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的運行類型=" + o.getClass());//o的運行類型

        //2.通過 cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的methodName"hi" 的方法對象
        //   即：在反射機制中，可以把方法視為一個對象（萬物皆對象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //通過 method1 調用方法：即通過方法對象來實現調用方法
        System.out.println("========");
        method1.invoke(o);//傳統方法： 對象.方法() , 反射機制：方法.invoke(對象)

        //3.java.lang.reflect.Field：表示類的成員變數（Field對象表示某個類的成員變數）
        //得到name欄位
        //getField不能得到私有的屬性
        Field nameField = cls.getField("age");
        System.out.println(nameField.get(o));//傳統方法：對象.成員變數 ， 反射：成員變數的對象.get(對象)
        
        //4.java.lang.reflect.Constructor：表示類的構造方法（Constructor對象表示某個類的構造器）
        Constructor constructor1 = cls.getConstructor();//()中可以指定構造器的類型，這裡返回無參構造器
        System.out.println(constructor1);//Cat()

        Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class);//這裡傳入的String.class 就是String類的Class對象
        System.out.println(constructor2);//Cat(String name)
    }
}
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1.2.4反射優點和缺點

  1. 優點：可以動態地創建和使用對象（也是底層框架的核心），使用靈活，沒有反射機制，框架技術就失去底層支撐。
  2. 缺點：使用反射機制基本是解釋執行，對執行速度有影響
  • 調用反射優化-關閉訪問檢查
  1. Method和Field、Constructor對象都有setAccessible()方法
  2. setAccessible作用是啟動和禁用服務安全檢查的開關
  3. 參數值為true表示 反射的對象在使用時 取消訪問檢查，提高反射效率。參數值為false則表示反射的對象執行訪問檢查
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例子：測試反射調用的性能 和優化方案

package li.reflection;

import java.lang.reflect.Method;

//測試反射調用的性能 和 優化方案
public class Reflection02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        m1();
        m2();
        m3();
    }

    //傳統方法，調用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() 耗時=" + (end - start));
    }

    //反射機制調用hi
    public static void m2() throws Exception {
        //拿到Cat類的Class對象
        Class cls = Class.forName("li.reflection.Cat");//這裡為了方便，就不讀文件了
        //構造Cat類的對象
        Object o = cls.newInstance();
        //得到Cat類的成員方法
        Method hi = cls.getMethod("hi");

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射機制調用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m2() 耗時=" + (end - start));
    }

    //反射調用優化
    public static void m3() throws Exception {
        //拿到Cat類的Class對象
        Class cls = Class.forName("li.reflection.Cat");//這裡為了方便，就不讀文件了
        //構造Cat類的對象
        Object o = cls.newInstance();
        //得到Cat類的成員方法
        Method hi = cls.getMethod("hi");
        hi.setAccessible(true);//在反射調用方法時，取消訪問檢查

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射機制調用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m3()反射調用優化耗時=" + (end - start));
    }
}
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2.Class類

2.1基本介紹

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  1. Class類也是類，因此也繼承Object類

    image-20220926192116952

  2. Class類對象不是new出來的，而是系統創建的

  3. 對於某個類的Class類對象，在記憶體中只有一份，因為類只載入一次

  4. 每個類的實例都會記得自己是由哪個Class實例所生成

  5. 通過Class對象可以得到一個類的完整結構（通過一系列API）

  6. Class對象是存放在堆的

  7. 類的位元組碼二進位數據，是放在方法區的，有的地方稱為類的元數據（包括 方法代碼，變數名，方法名，訪問許可權等）

    當我們載入完類之後，除了會在堆里生成一個Class類對象，還會在方法區生成一個類的位元組碼二進位數據（元數據）

例子：

package li.reflection.class_;

import li.reflection.Cat;

//對Class類的特點的梳理
public class Class01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

        //1.Class類對象不是new出來的，而是系統創建的
        //1.1.傳統的 new對象
        /**通過ClassLoader類中的loadClass方法：
         *  public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
         *         return loadClass(name, false);
         *  }
         */
         //Cat cat = new Cat();

        //1.2反射的方式
        /**在這裡debug，需要先將上面的Cat cat = new Cat();註釋掉，因為同一個類只載入一次，否則看不到loadClass方法
         * （這裡也驗證了：3.對於某個類的Class類對象，在記憶體中只有一份，因為類只載入一次）
         * 仍然是通過 ClassLoader類的loadClass方法載入 Cat類的 Class對象
         *  public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
         *         return loadClass(name, false);
         *     }
         */
        Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat");

        //2.對於某個類的Class類對象，在記憶體中只有一份，因為類只載入一次
        Class cls2 = Class.forName("li.reflection.Cat");
        //這裡輸出的hashCode是相同的，說明cls1和cls2是同一個Class類對象
        System.out.println(cls1.hashCode());//1554874502
        System.out.println(cls2.hashCode());//1554874502     
    }
}

Class類對象不是new出來的，而是系統創建的：

  1. 在Cat cat = new Cat();處打上斷點，點擊force step into，可以看到

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  1. 註釋Cat cat = new Cat();，在Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat");處打上斷點，可以看到 仍然是通過 ClassLoader類載入 Cat類的 Class對

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2.2Class類常用方法

public static Class<?> forName(String className)//傳入完整的“包.類”名稱實例化Class對象
public Constructor[] getContructors() //得到一個類的全部的構造方法
public Field[] getDeclaredFields()//得到本類中單獨定義的全部屬性
public Field[] getFields()//得到本類繼承而來的全部屬性
public Method[] getMethods()//得到一個類的全部方法
public Method getMethod(String name,Class..parameterType)//返回一個Method對象，並設置一個方法中的所有參數類型
public Class[] getInterfaces() //得到一個類中鎖實現的全部介面
public String getName() //得到一個類完整的“包.類”名稱
public Package getPackage() //得到一個類的包
    
public Class getSuperclass() //得到一個類的父類
public Object newInstance() //根據Class定義的類實例化對象
public Class<?> getComponentType() //返回表示數組類型的Class
public boolean isArray() //判斷此class是否是一個數組

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