[Java知识库] 20—JAVA(进阶)—反射（Reflection）

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[Java知识库]20—JAVA(进阶)—反射（Reflection）

文章目录

01 反射机制

什么是反射？

学过Java的人估计都知道反射，反射可以说是Java中一种非常强大的技术，它可以做的事情太多太多。

有句话说的很好：反射是框架的灵魂。

没有反射就没有那么多优秀的框架，理解反射对以后学习框架底层源码会很有帮，很多优秀的开源框架都是通过反射完成的。

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法，对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性，这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

上面就是对Java的反射机制的描述，读完感觉怎么样，是不是有点懵，那你接着向下看！！！

举例

何为运行状态中动态获取的信息以及动态调用对象的方法，我们看两段代码。

一般情况下，我们使用某个类时必定知道它是什么类，是用来做什么的，于是我们直接对这个类进行实例化，之后使用这个类对象进行操作。
```
//先创建一个猫的对象
Cat cat=new Cat();
//使用这个对象去调用方法，抓老鼠
cat.catchMouse();
```

而反射则是一开始并不知道我要初始化的类对象是什么，自然也无法使用 new 关键字来创建对象了，这时候，我们使用 JDK 提供的反射 API 进行反射调用

//类的全路径
String str="com.aismall.reflection.Cat"
// 加载类，返回Class类类型的对象cls
Class clz = Class.forName(str);
// 通过Class类中的newInstance方法，获取我们传入com.aismall.reflection.Cat类的对象
Object object = cls.newInstance();
//通过Class类中的getMethod方法，获取com.aismall.reflection.Cat类的catchMouse方法对应的对象
Method method = clz.getMethod("catchMouse");
// 通过方法对应的对象来调用该方法类对应的对象
// 传统是：对象.方法() 
// 反射是：方法.invoke(对象)
method.invoke(object);

上面两段代码的执行结果是完全一样的，但是其思路完全不一样：

第一段代码在未运行时就已经确定了要运行的类（Cat）。
第二段代码则是在运行时通过字符串值才得知要运行的类（com.aismall.reflection.Cat），然后调用该类的方法，这就是所谓的在运行时动态获取的信息以及动态调用对象的方法。

有的人该问了，为什么要这么麻烦，直接new不是更好吗，高搞得花里胡哨的是害怕我们学会吗？？？？

下面我们就来谈谈反射机制的好处！！！！

反射机制的优点

前面提到反射是框架的灵魂，学过框架的小伙伴应该知道框架的开闭原则，就是对扩展开放，对修改关闭，这就体现出反射的好处了。

刚才我们那个Cat类中只有一个方法catchMouse，现在我们想给这个Cat增加一个功能sayMiao。

如果我之前代码中通过new的方式创建了Cat的实例，然后调用了这个catchMouse方法，如下：

//先创建一个猫的对象
Cat cat=new Cat();
//使用这个对象去调用方法，抓老鼠
cat.catchMouse();

因为添加了新功能，我们不想使用哪个功能了，我们现在只想让它sayMiao，不想让它catchMouse了

可能是这只猫进城了，被当成宠物喵了，每天只要喵喵叫的卖萌就可以了！！！

这时候是不是要修改源码，如下：

//先创建一个猫的对象
Cat cat=new Cat();
//使用这个对象去调用方法，抓老鼠
//cat.catchMouse();
cat.sayMiao();

这样做是违反开闭原则的，拓展可以，修改源码就不可以

如果引入反射机制，我们就可以通过修改配置文件，不动源码，来实现功能的修改，如下：

配置文件内容如下：

classPath=com.aismall.reflection.Cat
//methodName=catchMouse
//我们把methodName的值修改一下，不动下面的源码，就可以实现功能的修改
methodName=sayMiao

// 读取配置文件
Properties properties= new Properties ();
properties.load(new FileInputStream("application.properties"))
//获取类的全路径
String classPath=properties.get("classPath").toString();
//获取方法名
String methodName=properties.get("methodName").toString();

Class clz = Class.forName(classPath);

Object object = cls.newInstance();

Method method = cls.getMethod(methodName);

method.invoke(object);

注意：修改配置文件，不是修改源码，重申一下，开闭原则是，对扩展开放（也就是增加功能是可以修改源码的），对修改关闭（其他情况下的修改是不允许的）。

反射机制的缺点

使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响

下面让我们一点一点的来深入的学习反射机制吧！！！！！

02 反射机制的功能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
生成动态代理

03 反射相关的类

在这里插入图片描述

java.lang.Class：代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象。
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造方法，Constructor对象代表某个类的构造方法。
java.lang.reflect.Method：代表类的方法，Method对象代表某个类的方法。
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量，Field对象代表某个类的成员变量。

说一下几个注意的点：

Method类的对象一般是无法获取类的私有属性
通过Constructor对象的方法不仅可以获取空参构造函数，也可以获取带参数的构造函数。

04 Class类

概述

Class也是类，因此也继承Object类，如下图：
Class类的对象不是new出来的，而是系统创建的。

对于某个类对应的Class类对象，在内存中只有一份，因此类只加载一次（想要详细了解的可以去查：双亲委派机制）

//我们通过反射的方式对Cat类加载两次
Class cls1=Class.forName("com.aismall.reflection.Cat");
Class cls2=Class.forName("com.aismall.reflection.Cat");
//通过打印的hashCode值可以看出，对应的是同一个值，也就是该类只加载了一次
System.out.println(cls1.hashCode());	//617901222
System.out.println(cls2.hashCode()); //617901222

每个类的实例都会记得自己是由那个Class实例所生成
通过Class类可以完整得到一个类的完整结构，通过一系列API
Class对象是存放在堆区的
类的字节码二进制数据是存放在方法区的，有的地方也把方法区称为元数据去，用来存放类的元数据（包括方法代码，类名，方法名，访问权限等）

代码演示

在这里插入图片描述
Cat.class

public class Cat {
    //属性
    public String name;
    public int age;

    // 无参构造
    public Cat() {
    }

    public void  catchMouse(){
        System.out.println("猫爪老鼠");
    }
}

testCat.class

public class testCat {
    public static void main(String[] args) {
        //1、获取Class类对象对应的Class(Cat)，注意：不是对应的对象，使对应的Class
        Class cls=Class.forName("com.aismall.reflection.Cat");
        //返回值为是哪个类的Class对象，此处为com.aismall.reflection.Cat类的Class对象
        System.out.println(cls);    // class com.aismall.reflection.Cat

        //2、我们也可以通过下面的方法获取生成该Class对象的类
        System.out.println(cls.getClass()); //class java.lang.Class

        //3、获取包名
        System.out.println(cls.getPackage());   //package com.aismall.reflection

        //4、获取全类名
        System.out.println(cls.getName());  //com.aismall.reflection.Cat

        //5、通过Class对象对应的Class(Cat)，创建该Class对应的实例(cat)
        Cat cat=(Cat)cls.newInstance();

        //6、通过反射获取对象的属性
        Field age=cls.getField("age");
        System.out.println(age.get(cat));   //0  int类型默认赋值为0

        //7、通过反射给属性赋值
        age.set(cat,666);
        System.out.println(age.get(cat));   //666

        //8、获取所有的字段
        Field[] fields=cls.getFields();
        for (Field field:fields) {
            System.out.println(field.getName());    // name  age
        }

        //9、获取无参构造器
        Constructor constructor=cls.getConstructor();
        Cat cat1=(Cat) constructor.newInstance();
        cat1.catchMouse();  //猫爪老鼠

        //10、Class类中的方法有很多，可以自己尝试着调用一下看看结果
    }
}

获取Class类对象的六种方式

方式一：

前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取,可能抛出ClassNotFoundException
实例：Class cls1=Class.forName(classPath);
应用场景：多用于配置文件读取类全路径加载类。

方式二：

前提：若已知具体的类，通过类的Class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高
实例： Class cls2=Cat.class;
应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象。

方式三：

前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象。
实例：Class clazz=对象.getClass();
应用场景：通过创建好的对象获取Class对象

方式四：通过类加载器来获取类的对象

方式五：基本数据类型按照如下方式获得Class对象

方式六：基本数据类型对应的包装类，可以通过包装类.TYPE来获取对应的Class对象

public class testCat {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 一般都是通过配置文件读取，我们此处为了方便，直接写死
        String classPath="com.aismall.reflection.Cat";
        // 方式一
        Class cls1=Class.forName(classPath);
        System.out.println(cls1);    // class com.aismall.reflection.Cat

        //方式二
        Class cls2=Cat.class;
        System.out.println(cls2); //class com.aismall.reflection.Cat

        // 方式三
        Cat cat=new Cat();
        Class cls3=cat.getClass();
        System.out.println(cls3);   //class com.aismall.reflection.Cat

        //方式四：通过类加载器来获取类的对象
        // 先拿到Cat的类加载器
        ClassLoader classLoader=cat.getClass().getClassLoader();
        // 通过类加载器得到对应的对象
        Class cls4=classLoader.loadClass(classPath);
        System.out.println(cls4);     //class com.aismall.reflection.Cat

        System.out.println(cls1.hashCode());    //617901222
        System.out.println(cls2.hashCode());    //617901222
        System.out.println(cls3.hashCode());    //617901222
        System.out.println(cls4.hashCode());    //617901222

        //方式五：基本数据类型按照如下方式获得Class对象
        Class<Integer> cls5=int.class;
        System.out.println(cls5);

        //方式六：基本数据类型对应的包装类，可以通过包装类.TYPE来获取对应的Class对象
        Class cls6=Integer.TYPE;
        System.out.println(cls6);

        System.out.println(cls5.hashCode());    //1159190947
        System.out.println(cls6.hashCode());    //1159190947
    }
}