圖文詳解Java的反射機(jī)制
1.什么是反射
反射就是Reflection，Java的反射是指程序在運(yùn)行期可以拿到一個(gè)對(duì)象的所有信息。
加載類(lèi)后，在堆中就產(chǎn)生了一個(gè)class類(lèi)型的對(duì)象，這個(gè)對(duì)象包含了類(lèi)的完整結(jié)構(gòu)的信息，通過(guò)這個(gè)對(duì)象得到類(lèi)的結(jié)構(gòu)。這個(gè)class對(duì)象就像一面鏡子，透過(guò)這個(gè)鏡子可以看到類(lèi)的結(jié)構(gòu)，所以形象的稱(chēng)之為“反射”
反射機(jī)制是框架的靈魂，一個(gè)java程序員不能不會(huì)使用反射，沒(méi)有反射機(jī)制，java將一無(wú)是處
2.Hello，java反射
使用實(shí)例：
Cat類(lèi)：
public class Cat {
private String name;
private String age;
public void hi() {
System.out.println("喵喵喵~");
}
}
測(cè)試類(lèi)：
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 反射入門(mén)
* 通過(guò)字符串形式的類(lèi)的路徑和方法信息調(diào)用類(lèi)的方法
*/
public class reflectionTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
// 類(lèi)的路徑
String classPath = "reflection.Cat";
// 要執(zhí)行類(lèi)的方法名稱(chēng)
String classMethod = "hi";
// 加載類(lèi)
Class cls = Class.forName(classPath);
// 通過(guò)cls得到你加載的類(lèi)Cat的對(duì)象實(shí)例
Object o = cls.newInstance();
// 查看o的運(yùn)行類(lèi)型，為Cat類(lèi)型
System.out.println(o.getClass());
// 得到加載的類(lèi)的方法對(duì)象
// 在反射中，可以把方法視為對(duì)象
Method method = cls.getMethod(classMethod);
// 通過(guò)method實(shí)例調(diào)用方法：即通過(guò)方法對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用方法
method.invoke(o);
}
}輸出：
class reflection.Cat
喵喵喵~
3.java程序運(yùn)行的三個(gè)階段
反射的基本原理：
4.反射相關(guān)類(lèi)
現(xiàn)在我們來(lái)完善一下上面的測(cè)試類(lèi)：
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 反射入門(mén)
* 通過(guò)字符串形式的類(lèi)的路徑和方法信息調(diào)用類(lèi)的方法
*/
public class reflectionTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
// 類(lèi)的路徑
String classPath = "reflection.Cat";
// 要執(zhí)行類(lèi)的方法名稱(chēng)
String classMethod = "hi";
// 加載類(lèi)
Class cls = Class.forName(classPath);
// 通過(guò)cls得到你加載的類(lèi)Cat的對(duì)象實(shí)例
Object o = cls.newInstance();
// 查看o的運(yùn)行類(lèi)型，為Cat類(lèi)型
System.out.println(o.getClass());
// 得到加載的類(lèi)的方法對(duì)象
// 在反射中，可以把方法視為對(duì)象
Method method = cls.getMethod(classMethod);
// 通過(guò)method實(shí)例調(diào)用方法：即通過(guò)方法對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用方法
method.invoke(o);
// 得到name字段的信息
// 注意：getField不能得到私有的屬性信息
Field nameField = cls.getField("name");
System.out.println(nameField.get(o));
// 得到構(gòu)造器
Constructor constructor = cls.getConstructor();
System.out.println(constructor);
}
}
輸出：
class reflection.Cat
喵喵喵~
豹貓
public reflection.Cat()
5.反射的優(yōu)化
反射調(diào)用方法的效率比普通方法調(diào)用的效率低很多
在使用反射調(diào)用方法時(shí)，可以關(guān)閉安全訪問(wèn)檢測(cè)，這樣會(huì)提高反射調(diào)用的效率
例如：下面是一個(gè)實(shí)例：
// 在反射中，可以把方法視為對(duì)象 Method method = cls.getMethod(classMethod); // 在反射調(diào)用方法時(shí)，取消訪問(wèn)檢測(cè) method.setAccessible(true); // 通過(guò)method實(shí)例調(diào)用方法：即通過(guò)方法對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用方法 method.invoke(o);
6.Class類(lèi)分析
Class也是類(lèi)，因此也繼承Object類(lèi)
Class對(duì)象不是new出來(lái)的，而是系統(tǒng)創(chuàng)建的（通過(guò)loadClass方法）
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return loadClass(name, false);
}
對(duì)于某個(gè)類(lèi)的Class對(duì)象，在內(nèi)存中只有一份，因?yàn)轭?lèi)只加載一次
每個(gè)對(duì)象實(shí)例都會(huì)記錄自己是由哪一個(gè)Class實(shí)例生成的
通過(guò)Class對(duì)象可以完整的得到一個(gè)類(lèi)的結(jié)構(gòu)
Class對(duì)象存在于堆中
類(lèi)的字節(jié)碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)是放在方法區(qū)里面的，有的地方稱(chēng)為類(lèi)的元數(shù)據(jù)
Class對(duì)象方法演示：
實(shí)例
Cat類(lèi)：
public class Cat {
public String name = "豹貓";
public String age;
public void hi() {
System.out.println("喵喵喵~");
}
@Override
public String toString() {
return "Cat{" +
"name='" + name + '\'' +
", age='" + age + '\'' +
'}';
}
}
ClassMethod類(lèi)：
import java.lang.reflect.Field;
/**
* 演示Class類(lèi)的常用方法
*/
public class ClassMethod {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String classAllPath = "reflection.Cat";
// 獲取Cat類(lèi)對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象
Class<?> aClass = Class.forName(classAllPath);
// 顯示aClass對(duì)象是哪一個(gè)類(lèi)的Class對(duì)象
System.out.println(aClass);
// 輸出aClass對(duì)象的運(yùn)行類(lèi)型
System.out.println(aClass.getClass());
// 得到包名
System.out.println(aClass.getPackage().getName());
// 得到全類(lèi)名
System.out.println(aClass.getName());
// 創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
Cat cat = (Cat) aClass.newInstance();
System.out.println(cat);
// 通過(guò)反射獲取屬性
Field name = aClass.getField("name");
System.out.println(name.get(cat));
// 通過(guò)反射給屬性設(shè)置值
name.set(cat,"湯圓");
System.out.println(name.get(cat));
// 得到所有的屬性
Field[] fields = aClass.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());
}
}
}
輸出：
class reflection.Cat
class java.lang.Class
reflection
reflection.Cat
Cat{name='豹貓', age='null'}
豹貓
湯圓
name
age
7.獲取Class對(duì)象的六種方式
獲取Class對(duì)象細(xì)分可以分為六種方式：
現(xiàn)在我們使用代碼進(jìn)行演示：
/**
* 獲取Class對(duì)象的六種方式
*/
public class GetClass {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
String classAllPath = "reflection.Cat";
// 1.forName獲取。多用于配置文件讀取類(lèi)的全路徑，加載類(lèi)
// 2.類(lèi)名.class。多用于參數(shù)傳遞
System.out.println(String.class);
System.out.println(Cat.class);
// 3.對(duì)象.getClass。適用于已經(jīng)存在對(duì)象實(shí)例的情況
Cat cat = new Cat();
System.out.println(cat.getClass());
// 4.通過(guò)類(lèi)加載器獲取Class對(duì)象
// （1）得到類(lèi)加載器
ClassLoader classLoader = cat.getClass().getClassLoader();
// （2）通過(guò)類(lèi)加載器得到Class對(duì)象
Class<?> cls = classLoader.loadClass(classAllPath);
System.out.println(cls);
// 5.基本數(shù)據(jù)類(lèi)型通過(guò).class獲取Class對(duì)象
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Character> characterClass = char.class;
Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
System.out.println(integerClass);
// 6.基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的包裝類(lèi)可以通過(guò).TYPE得到Class對(duì)象
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
System.out.println(type);
}
}輸出：
class java.lang.String
class reflection.Cat
class reflection.Cat
class reflection.Cat
int
int
那么，那些類(lèi)型擁有Class對(duì)象呢？
- 外部類(lèi)
- 接口
- 數(shù)組（含二維數(shù)組）
- 注解
- 枚舉
- 基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
- 包裝類(lèi)
- 成員內(nèi)部類(lèi)
8.類(lèi)加載機(jī)制
動(dòng)態(tài)加載和靜態(tài)加載
靜態(tài)加載：
在編譯時(shí)加載的類(lèi)，如果沒(méi)有則直接報(bào)錯(cuò)，依賴(lài)性太強(qiáng)
動(dòng)態(tài)加載：
運(yùn)行時(shí)加載相應(yīng)的類(lèi)，如果運(yùn)行時(shí)沒(méi)有用到相應(yīng)的類(lèi)，則不會(huì)進(jìn)行加載，改善了依賴(lài)性的問(wèn)題
通過(guò)new創(chuàng)建實(shí)例的方式就是典型的靜態(tài)加載，通過(guò)反射創(chuàng)建對(duì)象是典型的動(dòng)態(tài)加載
類(lèi)加載時(shí)機(jī)：
- 創(chuàng)建對(duì)象時(shí)
- 子類(lèi)被加載
- 調(diào)用類(lèi)中的靜態(tài)成員時(shí)
- 通過(guò)反射（動(dòng)態(tài)加載）
類(lèi)加載流程概述
類(lèi)加載的三個(gè)階段：
類(lèi)加載后的內(nèi)存布局：
整體布局：
加載階段
JVM在該階段的主要目的是將字節(jié)碼從不同的數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字節(jié)流加載到內(nèi)存中，并生成一個(gè)代表該類(lèi)的Class對(duì)象
連接階段
驗(yàn)證：
目的是為了確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全
包括：文件格式的驗(yàn)證，元數(shù)據(jù)驗(yàn)證，字節(jié)碼驗(yàn)證，符號(hào)引用驗(yàn)證
準(zhǔn)備：
JVM會(huì)在該階段對(duì)靜態(tài)變量分配內(nèi)存并默認(rèn)初始化（分配默認(rèn)值）。這些變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配
解析：
虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接應(yīng)用的過(guò)程
初始化
<clinit>()方法依次自動(dòng)收集類(lèi)中的所有靜態(tài)變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語(yǔ)句，并進(jìn)行合并
虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)類(lèi)的<clinit>()方法在多線程環(huán)境中被正確的加鎖同步，如果多個(gè)線程同時(shí)去初始化一個(gè)類(lèi)，那么只會(huì)有一個(gè)線程去執(zhí)行這個(gè)類(lèi)的<clinit>()方法。其他線程都要阻塞等待
9.通過(guò)反射獲取類(lèi)的結(jié)構(gòu)信息
我們使用一段程序來(lái)演示所有的常用方法：
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 通過(guò)反射獲取類(lèi)的結(jié)構(gòu)信息
*/
public class ReflectionUtils {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 得到Class對(duì)象
Class<?> personCls = Class.forName("reflection.Person");
// 得到全類(lèi)名
System.out.println(personCls.getName());
// 得到簡(jiǎn)單類(lèi)名
System.out.println(personCls.getSimpleName());
// 獲取所有的public修飾的屬性，包含父類(lèi)的
Field[] fields = personCls.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());
}
// 獲取本類(lèi)的所有屬性，不包含父類(lèi)
Field[] declaredFields = personCls.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFields) {
// 打印屬性名字和等級(jí)和類(lèi)型
// 默認(rèn)：0，public：1，private：2，protected：4，static：8，final：16
System.out.println(declaredField.getName() + "\t" +
declaredField.getModifiers() + "\t" +
declaredField.getType());
}
// 獲取所有public方法，包含父類(lèi)的
Method[] methods = personCls.getMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method.getName());
}
// 獲取本類(lèi)的所有方法和等級(jí)和返回類(lèi)型和參數(shù)類(lèi)型數(shù)組
Method[] declaredMethods = personCls.getDeclaredMethods();
for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
System.out.println(declaredMethod.getName() + "\t" +
declaredMethod.getModifiers() + "\t" +
declaredMethod.getReturnType());
// 獲取方法的參數(shù)類(lèi)型數(shù)組
Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes();
for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
System.out.println(parameterType);
}
}
// 獲取所有的public構(gòu)造器，不包含父類(lèi)的
Constructor<?>[] constructors = personCls.getConstructors();
for (Constructor<?> constructor : constructors) {
System.out.println(constructor.getName());
}
// 獲取所有的構(gòu)造器，包含私有的，還有構(gòu)造器的參數(shù)類(lèi)型
Constructor<?>[] declaredConstructors = personCls.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
System.out.println(declaredConstructor.getName());
Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
System.out.println(parameterType);
}
}
// 返回包信息
System.out.println(personCls.getPackage());
// 以Class形式返回父類(lèi)的信息
Class<?> superclass = personCls.getSuperclass();
System.out.println(superclass);
// 以Class形式返回接口信息
Class<?>[] interfaces = personCls.getInterfaces();
for (Class<?> anInterface : interfaces) {
System.out.println(anInterface.getName());
}
// 返回注解信息
Annotation[] annotations = personCls.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
System.out.println(annotation);
}
}
}
interface IA {}
interface IB {}
@Deprecated
class Person extends Something implements IA, IB {
public String name;
protected int level;
private int age;
String job;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
private Person(String name, int level, int age, String job) {
this.name = name;
this.level = level;
this.age = age;
this.job = job;
}
public void show(String content, int code) {}
protected void hi() {}
void say() {}
private void hei() {}
}
class Something {
public String hobby;
}
以上就是圖文詳解Java的反射機(jī)制的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java反射機(jī)制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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