基础篇:深入解析JAVA反射机制

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反射的概念获取Class的三种方法JAVA反射API反射机制应用的场景反射和JDK动态代理欢迎指正文中错误
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反射的概念
java的放射机制:在程序运行时,程序有能力获取一个类的所有方法和属性;并且对于任意一个对象,可以调用它的任意方法或者获取其属性通俗解析:java文件需要编译成.class文件才能被jvm加载使用,对象的.class数据在jvm里就是Class<T>;我们如果能拿到这个Class<T>对象,就能获取该Class<T>对应的对象类型,及在该类型声明的方法和属性值;还可以根据Class<T>创建相应的类型对象,通过Field,Method反过来操作对象java相关类介绍

类名 描述

Class<T>代表类的实体,在运行的Java应用程序中表示类或者接口Field类的成员变量(成员变量也称为类的属性)Method类的方法Constructor<T>类的构造方法
获取Class的三种方法
1通过已知的类型获取class

// 根据Example 获取Class =》Example.class
public Class<Example> getExample(){
Class<Example> clazz = Example.class;
return clazz;
}

2通过实例对象获取class

public Class<Example> getExampleByInstance(){
Example example = new Example();
// getClass是Object类里面的方法;《?》 是通配符
Class<?> clazz = example.getClass();
return (Class<Example>)clazz;
}

3通过Class.forName获取全路径指定类名的class

/** forName0 本地方法,C++实现,jvm调用
* 1 className 是个类名 2 initialize 是否延迟加载 3 loader 加载器
*/
private static native Class<?> forName0(String className, boolean initialize,
ClassLoader loader, Class<?> caller) throws ClassNotFoundException;

public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}
// 两个forName方法最终都会调用forName0方法去加载class
public static Class<?> forName(String name,
boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException {
....
return forName0(name, initialize, loader, caller);
}

// 示例:通过java.lang.Integer
public Class<Integer> getInteger()throws ClassNotFoundException{
Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.Integer");
return (Class<Integer>)clazz;
}

JAVA反射API
Class常用操作方法

//获取所有的构造方法 / private public
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
//获取特定的构造方法 / private public
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
//获取类的父类
public native Class<? super T> getSuperclass()
//获取类实现的接口
private Class<?>[] getInterfaces(boolean cloneArray)
//获取在类内定义的内部类或接口
public Class<?>[] getDeclaredClasses()
//获取所有的方法
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException
//根据方法名和参数获得特定的方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
//获取类型的定义的所有属性
public Field[] getFields() throws SecurityException
// 根据属性命名获得特定的Field
public Field getField(String name)

Method常用的操作方法

//获得方法的放回类型
public Class<?> getReturnType()
//获得方法的传入参数类型
public Class<?>[] getParameterTypes()
//obj是实例对象,args是方法,反过来由Method控制对象的方法调用
public Object invoke(Object obj, Object... args)

Field常用的操作方法

//属性与obj相等则返回true
public boolean equals(Object obj)
//获得obj中对应的属性值
public Object get(Object obj)
//设置obj中对应属性值
public void set(Object obj, Object value)

Constructor

//根据传递的参数创建类的对象:initargs 构造方法参数
public T newInstance(Object... initargs)

1根据class创建对象

//方式一 clazz.newInstance()
Class<Example> clazz = Example.class;
Example example = clazz.newInstance();
//方式二 先获取再由Constructor:clazz.getConstructors()/getConstructor(...)
//再由Constructor.newInstance 方法构造对象
-----------------------------------------
public class Example {
private int value;
public Example(){ } // 如果只声明有参构造函数,clazz.newInstance()会报错
public Example(Integer value){ this.value = value; }
static public void main(String[] args) throws Exception{
Class<Example> clazz = Example.class;
//根据指定构造函数参数获取Constructor
Constructor<Example> constructor = clazz.getConstructor(Integer.class);
Example example = constructor.newInstance(100);
System.out.println(example.value);
}
}

2由class获取Field,并操作实例的属性

public class Example {
private int value , count;
static public void main(String[] args) throws Exception{
Class<Example> clazz = Example.class;
//获取所有的属性,getField只能获取public的属性
Field[] fs = clazz.getDeclaredFields();
//根据名称获取指定 Field
Field value = clazz.getDeclaredField("value");
Example example = clazz.newInstance();
//使用反射机制可以打破封装性,导致了java对象的属性不安全
value.setAccessible(true); //setAccessible(true)让private的参数可赋值操作
//由Field反过去设置example的值
value.set(example,100);
System.out.println(example.value);
}
}

3由class获取Method,并反射调用实例方法

public class Example {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<Example> clazz = Example.class;
Example example = clazz.newInstance();
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
//getDeclaredMethod和getMethod是:getMethod只能返回public的方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("hello", String.class);
method.setAccessible(true);
method.invoke(example, "cscw");
}
private void hello(String name) { System.out.println(name + " Hello!"); }
}
-----
cscw Hello!

反射机制应用的场景
1 动态拓展:假设有同一组类是实现相同的接口,并且类的加载方式不限制。当我们需要那种具体类实现的功能时,只需加载.class文件,并获取对应的Class<T>对象。可以由Class或者Constructor实例化对象instance;根据接口定义,可以获取Class<T>里的某一方法Method,并配合instance调用功能方法2 Spring的IOC就是基于反射机制实现3 JDK的动态代理
反射和JDK动态代理
在Java的java.lang.reflect包下提供了一个Proxy类和一个InvocationHandler接口。通过这个类和接口可以生成JDK动态代理类或动态代理对象

public interface InvocationHandler {
//所有方法都会调用此代理方法
Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) throws Throwable;
}  
public class Proxy implements Serializable{
...
//根据interfaces和InvocationHandler生成代理对象
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
...


JDK的动态代理由Proxy和InvocationHandler实现;而被代理对象必须实现一个接口。代理对象由Proxy生成,可转为接口interface的实现类对象OBJ。当调用OBJ的方法时,则会触发InvocationHandler.invoke,参数依次为代理对象,Method对象,和方法Method所需的参数。在invoke方法可以加入拓展的逻辑,如日志记录操作;并可以在invoke里利用反射的技术调用 被代理对象方法示例

public class ExampleFactory<T> implements InvocationHandler{
private T target;
public T bind(T obj){
target = obj;
return (T)Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),
obj.getClass().getInterfaces(),this);
}
@Override
public Object invoke(Object o, Method method, Object[] objects) throws Throwable {
//增强逻辑
System.out.println("log start");
//反射调用被代理对象方法
Object result = method.invoke(target,objects);
System.out.println("log end");
return result;
}
}
-----------
public interface Face {
void hello(String name);
}
---------
//被代理对象必须实现一个接口,并由接口方法对方提供功能
public class Example implements Face {
public void hello(String name) {
System.out.println(name + " Hello!");
}
public static void main(String[] args) {
//ExampleFactory<Face> 相当于一个中介人
ExampleFactory<Face> factory = new ExampleFactory<>();
//example 是代理对象
Face example = exampleProxy.bind(new Example());
example.hello("思婷");
}
}
-----
log start
思婷 Hello!
log end


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参考文章
Java高级特性——反射java反射与动态代理的理解

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