四川教师招聘网一步步带你深入了解神秘的Java反射机制-鸿洋

发布时间:2017-11-08编辑:admin阅读:110

    一步步带你深入了解神秘的Java反射机制-鸿洋九泉之岛
    本文作者
    作者:Carson_Ho
    链接:
    https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/80921333
    本文由作者授权发布。
    1前言
    在Java中,反射机制(Reflection)非常重要,但对于很多开发者来说,这并不容易理解,甚至觉得有点神秘
    今天,我将献上一份Java反射机制的介绍 & 实战攻略,希望你们会喜欢。
    1. 简介
    定义:Java语言中 一种动态(运行时)访问、检测 & 修改它本身的能力
    作用:动态(运行时)获取类的完整结构信息 & 调用对象的方法
    1. 类的结构信息包括:变量、方法等
    2. 正常情况下,Java类在编译前,就已经被加载到JVM中;而反射机制使得程序运行时还可以动态地去操作类的变量、方法等信息2特点2.1 优点
    灵活性高。因为反射属于动态编译,即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。
    编译方式说明:1. 静态编译:在编译时确定类型 & 绑定对象萧玟铮 。如常见的使用new关键字创建对象2. 动态编译:运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性2.2 缺点
    执行效率低
    因为反射的操作 主要通过JVM执行,单竞缇 所以时间成本会高于直接执行相同操作
    1. 因为接口的通用性,Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱,产生大量额外的对象和内存开销村上佳菜子,频繁促发GC。
    2. 编译器难以对动态调用的代码提前做优化,比如方法内联。
    3. 反射需要按名检索类和方法,有一定的时间开销。
    容易破坏类结构
    因为反射操作饶过了源码,容易干扰类原有的内部逻辑3应用场景
    动态获取类文件结构信息(如变量、方法等) & 调用对象的方法
    常用的需求场景有:动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等
    下文会用实际例子详细讲解4具体使用
    4.1Java反射机制提供的功能
    4.2 实现手段
    反射机制的实现 主要通过操作java.lang.Class类
    下面将主要讲解java.lang.Class类
    4.2.1 java.lang.Class 类
    定义:java.lang.Class类是反射机制的基础
    作用:存放着对应类型对象的运行时信息
    1. 在Java程序运行时,Java虚拟机为所有类型维护一个java.lang.Class对象
    2. 该Class对象存放着所有关于该对象的运行时信息
    3. 泛型形式为Class<T>
    每种类型的Class对象只有1个 = 地址只有1个
    //对于2个String类型对象,它们的Class对象相同Classc1="Carson".getClass();Classc2=Class.forName("java.lang.String");//用==运算符实现两个类对象地址的比较System.out.println(c1==c2);//输出结果:true
    Java反射机制的实现除了依靠Java.lang.Class类,还需要依靠:Constructor类、Field类、Method类刘立福 ,分别作用于类的各个组成部分:
    4.3 使用步骤
    在使用Java反射机制时异魔禁区 ,主要步骤包括:
    1. 获取 目标类型的Class对象2. 通过Class对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 &Field类对象3. 通过Constructor类对象、Method类对象 &Field类对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息,并进行后续操作
    下面,我将详细讲解每个步骤中的使用方法。
    步骤1:获取 目标类型的Class对象
    //获取目标类型的`Class`对象的方式主要有4种<--方式1:Object.getClass()-->//Object类中的getClass()返回一个Class类型的实例Booleancarson=true;Class<?>classType=carson.getClass();System.out.println(classType);//输出结果:classjava.lang.Boolean<--方式2:T.class语法-->//T=任意Java类型Class<母狼的智慧 ?>classType=Boolean.class;System.out.println(classType);//输出结果:classjava.lang.Boolean//注:Class对象表示的是一个类型,而这个类型未必一定是类//如,int不是类,但int.class是一个Class类型的对象<--方式3:staticmethodClass.forName-->Class<?>classType=Class.forName("java.lang.Boolean");//使用时应提供异常处理器System.out.println(classType);//输出结果:classjava.lang.Boolean<--方式4:TYPE语法-->Class<?>classType=Boolean.TYPE;System.out.println(classType);//输出结果:boolean
    此处额外讲一下java.lang.reflect.Type类
    java.lang.reflect.Type是Java中所有类型的父接口
    这些类型包括:

    之间的关系如下

    步骤2:通过Class对象分别获取Constructor类对象、Method类对象 &Field类对象
    //即以下方法都属于`Class`类的方法。<--1.获取类的构造函数(传入构造函数的参数类型)->>//a.获取指定的构造函数(公共/继承)Constructor<T>getConstructor(Class<?>...parameterTypes)//b.获取所有的构造函数(公共/继承)Constructor<?>[]getConstructors();//c.获取指定的构造函数(不包括继承)Constructor<T>getDeclaredConstructor(Class<新报仇?>...parameterTypes)//d.获取所有的构造函数(不包括继承)Constructor<?>[]getDeclaredConstructors();//最终都是获得一个Constructor类对象//特别注意://1.不带"Declared"的方法支持取出包括继承、公有(Public)&不包括有(Private)的构造函数//2.带"Declared"的方法是支持取出包括公共(Public)、保护(Protected)、默认(包)访问和私有(Private)的构造方法中邮网院,但不包括继承的构造函数//下面同理<--2.获取类的属性(传入属性名)-->//a.获取指定的属性(公共/继承)FieldgetField(Stringname);//b.获取所有的属性(公共/继承)Field[]getFields();//c.获取指定的所有属性(不包括继承)FieldgetDeclaredField(Stringname);//d.获取所有的所有属性(不包括继承)Field[]getDeclaredFields();//最终都是获得一个Field类对象<--3.获取类的方法(传入方法名&参数类型)-->//a.获取指定的方法(公共/继承)MethodgetMethod(Stringname格洛米 ,Class<?>...parameterTypes);//b.获取所有的方法(公共/继承)Method[]getMethods();//c.获取指定的方法(不包括继承)MethodgetDeclaredMethod(Stringname,Class<?>...parameterTypes);//d.获取所有的方法(不包括继承)Method[]getDeclaredMethods();//最终都是获得一个Method类对象<--4.Class类的其他常用方法-->getSuperclass();//返回父类StringgetName();//作用:返回完整的类名(含包名,如java.lang.String)ObjectnewInstance();//作用:快速地创建一个类的实例//具体过程:调用默认构造器(若该类无默认构造器欧米噶,则抛出异常//注:若需要为构造器提供参数需使用java.lang.reflect.Constructor中的newInstance()
    步骤3:通过Constructor类对象、Method类对象 &Field类对象分别获取类的构造函数
    方法 & 属性的具体信息 & 进行操作
    //即以下方法都分别属于`Constructor`类、`Method`类&`Field`类的方法曹桐睿。<--1.通过Constructor类对象获取类构造函数信息-->StringgetName();//获取构造器名ClassgetDeclaringClass();//获取一个用于描述类中定义的构造器的Class对象intgetModifiers();//返回整型数值,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况Class[]getExceptionTypes();//获取描述方法抛出的异常类型的Class对象数组Class[]getParameterTypes();//获取一个用于描述参数类型的Class对象数组<--2.通过Field类对象获取类属性信息-->StringgetName();//返回属性的名称ClassgetDeclaringClass();//获取属性类型的Class类型对象ClassgetType();//获取属性类型的Class类型对象intgetModifiers();//返回整型数值黄龄痒 ,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况Objectget(Objectobj);//返回指定对象上此属性的值voidset(Objectobj,Objectvalue)//设置指定对象上此属性的值为value<--3.通过Method类对象获取类方法信息-->StringgetName();//获取方法名ClassgetDeclaringClass();//获取方法的Class对象intgetModifiers();//返回整型数值,用不同的位开关描述访问修饰符的使用状况Class[]getExceptionTypes();//获取用于描述方法抛出的异常类型的Class对象数组Class[]getParameterTypes();//获取一个用于描述参数类型的Class对象数组<--额外:java.lang.reflect.Modifier类-->//作用:获取访问修饰符staticStringtoString(intmodifiers)//获取对应modifiers位设置的修饰符的字符串表示staticbooleanisXXX(intmodifiers)//检测方法名中对应的修饰符在modifiers中的值
    至此,关于Java反射机制的步骤说明已经讲解完毕。4.4 特别注意:访问权限问题
    背景
    反射机制的默认行为受限于Java的访问控制
    如,无法访问(private)私有的方法、字段
    冲突
    Java安全机制只允许查看任意对象有哪些域,而不允许读它们的值
    若强制读取,将抛出异常
    解决方案
    脱离Java程序中安全管理器的控制、屏蔽Java语言的访问检查,从而脱离访问控制
    具体实现手段:使用Field类、Method类&Constructor类对象的setAccessible()
    voidsetAccessible(booleanflag)//作用:为反射对象设置可访问标志//规则:flag=true时,表示已屏蔽Java语言的访问检查,使得可以访问&修改对象的私有属性booleanisAccessible()//返回反射对象的可访问标志的值staticvoidsetAccessible(AccessibleObject[]array,booleanflag)//设置对象数组可访问标志
    5实例应用讲解5.1 基础应用讲解
    实例1:利用反射获取类的属性 & 赋值
    <--测试类定义-->publicclassStudent{publicStudent(){System.out.println("创建了一个Student实例");}privateStringname;}<--利用反射获取属性&赋值-->//1.获取Student类的Class对象ClassstudentClass=Student.class;//2.通过Class对象创建Student类的对象ObjectmStudent=studentClass.newInstance();//3.通过Class对象获取Student类的name属性Fieldf=studentClass.getDeclaredField("name");//4.设置私有访问权限f.setAccessible(true);//5.对新创建的Student对象设置name值f.set(mStudent,"Carson_Ho");//6.获取新创建Student对象的的name属性&输出System.out.println(f.get(mStudent));
    测试结果

    Demo地址https://github.com/Carson-Ho/Reflect_Demo实例2:利用反射调用类的构造函数
    <--测试类定义-->publicclassStudent{//无参构造函数publicStudent(){System.out.println("调用了无参构造函数");}//有参构造函数publicStudent(Stringstr){System.out.println("调用了有参构造函数");}privateStringname;}<--利用反射调用构造函数-->//1.获取Student类的Class对象ClassstudentClassstudentClass=Student.class;//2.1通过Class对象获取Constructor类对象,从而调用无参构造方法//注:构造函数的调用实际上是在newInstance(),而不是在getConstructor()中调用ObjectmObj1=studentClass.getConstructor().newInstance();//2.2通过Class对象获取Constructor类对象(传入参数类型),从而调用有参构造方法ObjectmObj2=studentClass.getConstructor(String.class).newInstance("Carson");
    测试结果

    Demo地址https://github.com/Carson-Ho/Reflect_Demo
    实例3:利用反射调用类对象的方法
    <--测试类定义-->publicclassStudent{publicStudent(){System.out.println("创建了一个Student实例");}//无参数方法publicvoidsetName1(){System.out.println("调用了无参方法:setName1()");}//有参数方法publicvoidsetName2(Stringstr){System.out.println("调用了有参方法setName2(Stringstr):"+str);}}<--利用反射调用方法-->//1.获取Student类的Class对象ClassstudentClass=Student.class;//2.通过Class对象创建Student类的对象ObjectmStudent=studentClass.newInstance();//3.1通过Class对象获取方法setName1()的Method对象:需传入方法名//因为该方法=无参,所以不需要传入参数MethodmsetName1=studentClass.getMethod("setName1");//通过Method对象调用setName1():需传入创建的实例msetName1.invoke(mStudent);//3.2通过Class对象获取方法setName2()的Method对象:需传入方法名&参数类型MethodmsetName2=studentClass.getMethod("setName2",String.class);//通过Method对象调用setName2():需传入创建的实例&参数值msetName2.invoke(mStudent,"Carson_Ho");
    测试结果

    Demo地址https://github.com/Carson-Ho/Reflect_Demo5.2 常见需求场景讲解实例1:工厂模式优化背景:采用简单工厂模式冲突:1. 操作成本高:每增加一个接口的子类,必须修改工厂类的逻辑2. 系统复杂性提高:每增加一个接口的子类,都必须向工厂类添加逻辑
    关于 简单工厂模式的介绍 & 使用 请看文章:简单工厂模式(SimpleFactoryPattern)- 最易懂的设计模式解析
    https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/52223153
    解决方案
    采用反射机制:通过 传入子类名称 & 动态创建子类实例,从而使得在增加产品接口子类的情况下,也不需要修改工厂类的逻辑
    实例演示
    步骤1. 创建抽象产品类的公共接口
    Product.java
    abstractclassProduct{publicabstractvoidshow();}
    步骤2. 创建具体产品类(继承抽象产品类)早安小逃妻,定义生产的具体产品
    <--具体产品类A:ProductA.java-->publicclassProductAextendsProduct{@Overridepublicvoidshow(){System.out.println("生产出了产品A");}}<--具体产品类B:ProductB.java-->publicclassProductBextendsProduct{@Overridepublicvoidshow(){System.out.println("生产出了产品B");}}
    步骤3. 创建工厂类
    Factory.java
    publicclassFactory{//定义方法:通过反射动态创建产品类实例publicstaticProductgetInstance(StringClassName){ProductconcreteProduct=null;try{//1.根据传入的产品类名获取产品类类型的Class对象Classproduct_Class=Class.forName(ClassName);//2.通过Class对象动态创建该产品类的实例concreteProduct=(Product)product_Class.newInstance();}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}//3.返回该产品类实例returnconcreteProduct;}}
    步骤4:外界通过调用工厂类的静态方法(反射原理),传入不同参数从而创建不同具体产品类的实例
    TestReflect.java
    publicclassTestReflect{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{//1.通过调用工厂类的静态方法(反射原理),从而动态创建产品类实例//需传入完整的类名&包名ProductconcreteProduct=Factory.getInstance("scut.carson_ho.reflection_factory.ProductA");//2.调用该产品类对象的方法,从而生产产品concreteProduct.show();}}
    展示结果

    Demo地址https://github.com/Carson-Ho/Reflection_Factory
    如此一来,通过采用反射机制(通过 传入子类名称 & 动态创建子类实例)秦驷 ,从而使得在增加产品接口子类的情况下,也不需要修改工厂类的逻辑 & 增加系统复杂度。
    实例2:应用了反射机制的工厂模式再次优化
    背景
    在上述方案中,通过调用工厂类的静态方法(反射原理)行运超人,从而动态创建产品类实例(该过程中:需传入完整的类名 & 包名)
    冲突
    开发者无法提前预知接口中的子类类型 & 完整类名
    解决方案
    通过属性文件的形式(Properties)配置所要的子类信息四川教师招聘网 憎恶屠夫,在使用时直接读取属性配置文件从而获取子类信息(完整类名)
    具体实现
    步骤1:创建抽象产品类的公共接口
    Product.java
    abstractclassProduct{publicabstractvoidshow();}
    步骤2. 创建具体产品类(继承抽象产品类)法人一证通 ,定义生产的具体产品
    <--具体产品类A:ProductA.java-->publicclassProductAextendsProduct{@Overridepublicvoidshow(){System.out.println("生产出了产品A");}}<--具体产品类B:ProductB.java-->publicclassProductBextendsProduct{@Overridepublicvoidshow(){System.out.println("生产出了产品B");}}
    步骤3. 创建工厂类
    Factory.java
    publicclassFactory{//定义方法:通过反射动态创建产品类实例publicstaticProductgetInstance(StringClassName){ProductconcreteProduct=null;try{//1.根据传入的产品类名获取产品类类型的Class对象Classproduct_Class=Class.forName(ClassName);//2.通过Class对象动态创建该产品类的实例concreteProduct=(Product)product_Class.newInstance();}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}//3.返回该产品类实例returnconcreteProduct;}}
    步骤4:创建属性配置文件
    Product.properties
    //写入抽象产品接口类的子类信息(完整类名)ProductA=scut.carson_ho.reflection_factory.ProductAProductB=scut.carson_ho.reflection_factory.ProductB
    步骤5:将属性配置文件 放到src/main/assets文件夹中
    若没assets文件夹,则自行创建
    步骤6:在动态创建产品类对象时,动态读取属性配置文件从而获取子类完整类名
    TestReflect.java
    publicclassTestReflect{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{//1.读取属性配置文件Propertiespro=newProperties();pro.load(this.getAssets().open("Product.properties"));//2.获取属性配置文件中的产品类名StringClassname=pro.getProperty("ProductA");//3.动态生成产品类实例ProductconcreteProduct=Factory.getInstance(Classname);//4.调用该产品类对象的方法,从而生产产品concreteProduct.show();}
    测试结果

    Demo地址https://github.com/Carson-Ho/Reflection_Factory实例3:动态代理
    通过反射机制实现动态代理,具体请看文章:设计模式:这是一份全面 & 清晰的动态代理模式(Proxy Pattern)学习指南
    https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/80589878
    总结
    本文全面讲解了Java反射机制(Reflection)的相关知识龙治民 ,相信您对Java反射机制已经非常了解。
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