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Java反射机制


 

   

  一、概述

  1、Java反射机制:是指“在运行状态中”,对于任意一个类,都能够知道这个类中的所有属性和方法;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。

  2、Java反射机制主要提供了以下功能:

  (1)在运行时,判断任意一个对象所属的类

  (2)在运行时,构造任意一个类的对象

  (3)在运行时,判断任意一个类所具有的成员变量和方法(通过反射实现)。

  (4)在运行时,调用任意一个对象的方法(注意:前提都是在运行时,不是在编译时)

  3、反射:是对类进行解剖,将Java类中的各种构成成分映射成相应的java类。

  一个Java类中用一个Class类的对象来表示,一个类中的组成部分:成员变量,方法,构造方法,包等等信息也用一个个的Java类来表示。表示java类的Class类提供一系列的方法,来获得其中的变量,方法,构造方法,修饰符,包等,这些信息就是用相应类的实例对象来表示,它们是Field、Method、Contructor、Package等。

  二、反射的基石——Class类

  (一)概述

  所有的类文件都有共同属性,所以可以向上抽取,把这些共性内容封装成一个类,这个类就叫Class。Class类中就包含属性有field(字段)、method(方法)、construction(构造函数)。

  (二)Class和class的区别

  1、class:Java中的类用于描述一类事物的共性,该类事物有什么属性,没有什么属性,至于这个属性的值是什么,则由此类的实例对象确定,不同的实例对象有不同的属性值。

  2、Class:指的是Java程序中的各个Java类是属于同一类事物,都是Java程序的类,这些类称为Class。Class是Java程序中各个Java类的总称;它是反射的基石,通过Class类来使用反射。

  (三)获取Class对象的三种方式:

  1、Object类中的getClass()方法(这种方式必须要明确具体的类,并创建对象,较麻烦),例如:

  Person p = new Person();

  Class clazz = p.getClass();

  2、通过任何数据类型都具备的一个静态属性.class来获取其对应的Class对象(这种方式相对简单,但是还是要明确用到类中的静态成员,不够扩展)。

  Class clazz = Person.class;

  3、可以使用Class类中的forName()方法完成,扩展性更强(这种方式只要通过给定的类的“字符串名称”就可以获取该类对象,更为扩展)

  String className = “包名.类名”;

  Class clazz = Class.forName(className);

  // * 如何产生空参对象?

  Object obj = clazz.newInstance();

  (四)基本的Class对象

  1、九个预定义的Class:

  (1)包括八种基本类型(byte、short、int、long、float、double、char、boolean)的字节码对象和一种返回值为void类型的void.class。

  (2)Integer.TYPE:表示基本类型 int 的 Class 实例,和int.class是相等的。基本数据类型的字节码都可以用与之对应的包装类中的TYPE常量表示

  2、只要是在源程序中出现的类型都有各自的Class实例对象,如int[].class。数组类型的Class实例对象,可以用Class.isArray()表示。

  (五)Class类中的方法

  1、static Class forName(String className):1、返回与给定字符串名的类或接口的相关联的Class对象。

  2、Class getClass():返回的是Object运行时的类,即返回Class对象即字节码对象

  3、Constructor getConstructor():返回Constructor对象,它反映此Class对象所表示的类的指定公共构造方法。

  4、Field getField(String name):返回一个Field对象,它表示此Class对象所代表的类或接口的指定公共成员字段。

  5、Field[] getFields():返回包含某些Field对象的数组,表示所代表类中的成员字段。

  6、Method getMethod(String name,Class… parameterTypes):返回一个Method对象,它表示的是此Class对象所代表的类的指定公共成员方法。

  7、Method[] getMehtods():返回一个包含某些Method对象的数组,是所代表的的类中的公共成员方法。

  8、String getName():以String形式返回此Class对象所表示的实体名称。

  9、String getSuperclass():返回此Class所表示的类的超类的名称

  10、boolean isArray():判定此Class对象是否表示一个数组

  11、boolean isPrimitive():判断指定的Class对象是否是一个基本类型。

  12、T newInstance():创建此Class对象所表示的类的一个新实例。

  (六)代码示例:

  package cn.itheima;

  class Person {

  private String name;

  public int age;

  public Person(){

  System.out.println("Person run");

  }

  public Person(String name,int age){

  this.age = age;

  this.name = name;

  }

  public String toString(){

  return name+":"+age;

  }

  }

  public class ClassDemo{

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

  // 获取类的全名称字符串

  String className = "cn.itheima.Person";

  // 获取Person类的Class对象

  Class clazz = Class.forName(className);

  // 通过newInstance方法获取类的无参构造函数实例

  Person p = (Person)clazz.newInstance();

  }

  }

  三、Constructor类

  (一)概述

  Constructor代表某个类的一个构造方法。

  (二)构造方法

  1、得到这个类的所有构造方法:例如:Constructor[] cons = Class.forName(“java.lang.String”) . getConstructors ();

  2、得到某一个构造方法:Constructor con = String.class.getConstructor (String.class, int.class);

  (三)创建实例对象

  1、通常方式:String str = new String ( new StringBuffer(“abc”));

  2、反射方式:String str = (String) constructor.newInstance ( new StringBuffer(“abc”));

  注:

  (1)创建实例时newInstance方法中的参数列表必须与获取Constructor的方法getConstructor方法中的参数列表一致。

  (2)newInstance():构造出一个实例对象,每调用一次就构造一个对象。

  (3)利用Constructor类来创建类实例的好处是可以指定构造函数,而Class类只能利用无参构造函数创建类实例对象。

  (四)代码示例

  package cn.itheima;

  class Person {

  private String name;

  public int age;

  public Person(){

  System.out.println("Person run");

  }

  public Person(String name,int age){

  this.age = age;

  this.name = name;

  }

  public String toString(){

  return name+":"+age;

  }

  }

  //通过Constructor对象来创建类实例方法

  public static void ConstructorDemo() throws Exception{

  //获取Person类的Class对象

  String name = "cn.itheima.Person";

  Class clazz = Class.forName (name);

  //Class clazz = Person.class;

  //获取指定构造函数的类实例

  Constructor con = clazz.getConstructor (String.class , int.class);

  Person p = (Person) con.newInstance("lisi",30);

  System.out.println (p.toString());

  }

  四、Field类

  (一)概述:Field类代表某个类中一个成员变量

  (二)方法

  1、Field getField(String s):只能获取公有和父类中公有

  2、Field getDeclaredField(String s):获取该类中任意成员变量,包括私有

  3、setAccessible(ture)://如果是私有字段,要先将该私有字段进行取消权限检查的能力。也称暴力访问。

  4、set(Object obj, Object value):将指定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值。

  5、Object get(Object obj):返回指定对象上Field表示的字段的值。

  (三)代码示例

  1 package cn.itheima;

  2 class Person {

  3 private String name;

  4 public int age;

  5 public Person(){

  6 System.out.println("Person run");

  7 }

  8 public Person(String name,int age){

  9 this.age = age;

  10 this.name = name;

  11 }

  12 public String toString(){

  13 return name+":"+age;

  14 }

  15 }

  16 //获取Person对象的成员变量

  17 public static void getPersonField() throws Exception{

  18 //如果想要给该变量赋值,必须先要有对象。

  19 Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");

  20 Person p = (Person)clazz.newInstance();

  21 //获取所有的成员变量

  22 Field[] fs = clazz.getFields();

  23 for(Field f:fs){

  24 System.out.println(f);

  25 }

  26 //获取指定的成员变量

  27 Field fage = clazz.getField("age");

  28 Field fname = clazz.getDeclaredField("name");

  29 //显示改变后的值

  30 fage.set(p, 20);

  31 System.out.println(fage.get(p));

  32 //暴力访问私有变量

  33 fname.setAccessible(true);

  34 fname.set(p, "zhangsan");

  35 System.out.println(fname.get(p));

  36 }

  五、Method类

  (一)概述:Method类代表某个类中成员方法。调用某个对象身上的方法,要先得到方法,再针对某个对象调用。

  (二)方法

  Method[] getMethods():只获取公共和父类中的方法。

  Method[] getDeclaredMethods():获取本类中包含私有。

  Method getMethod("方法名",参数.class(如果是空参可以写null));

  Object invoke(Object obj ,参数):调用方法

  注:① invoke方法:如果底层是静态的,那么可以忽略指定的obj参数,填充为null。② 如果底层方法所需的“形式参数”为0,则所提供的args数组长度可以为0或null。

  (三)获取类中方法

  1、通常方式:对象名.函数。如str.charAt(int index);

  2、反射方式:

  Method MethodCharAt = Class.forName(“java.lang.String”).getMethod

  (“charAt”,int.class);

  3、反射调用底层方法:charAtMethod.invoke(str, int index);

  说明:如果传递给Method对象的invoke()方法的第一个参数为null,说明Method对象对应的是一个静态方法

  (四)代码应用示例

  package cn.itheima;

  class Person {

  private String name;

  public int age;

  public Person(){

  System.out.println("Person run");

  }

  public Person(String name,int age){

  this.age = age;

  this.name = name;

  }

  public String toString(){

  return name+":"+age;

  }

  }

  public static void getPersonMethod() throws Exception{

  //如果想要获取方法,必须先要有对象。

  Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");

  //获取所有方法

  Method[] methods = clazz.getMethods();//只获取公共的和父类中的。

  //methods = clazz.getDeclaredMethods();//获取本类中所有的方法,包含私有。

  for(Method method : methods){

  System.out.println(method);

  }

  //获取单个方法

  Method me=clazz.getMethod("toString", null);

  Object returnVaule=me.invoke(p, null);

  System.out.println(returnVaule);

  }

  六、数组的反射

  (一)概述

  1、具有相同维数和元素类型的数组属于同一个类型,具有相同的Class实例对象。数组字节码的名字:有[和数组对应类型的缩写,如int[]数组的名称为:[I

  2、基本类型的一维数组可以被当作Object类型使用,不能当作Object[]类型使用;非基本类型的一维数组,既可以当做Object类型使用,又可以当做Object[]类型使用。

  3、如何得到某个数组中的某个元素的类型?

  例如:Object[] obj=new Object[]{“ABC”,1};无法得到某个数组的具体类型,只能得到其中某个元素的类型,如:Obj[0].getClass().getName() 得到的是java.lang.String。

  4、Arrays.asList()方法,在处理int[]是String[]时,是不同的。它会将int[]整体作为一个对象元素存入list集合。而会将String[]数组中的每一个字符串元素当做对象存入list集合。

  5、Array工具类(java.lang.reflect.Array)用于完成对数组的反射操作,它提供了动态创建和访问Java数组的方法:如

  Array.getLength(Object obj);//获取数组的长度

  Array.get(Object obj,int x);//获取数组中的元素

  (二)数组反射代码示例

  1 import java.lang.reflect.Array;

  2 import java.util.Arrays;

  3 public class ArrayReflect {

  4 public static void main(String[] args) {

  5 int [] a1 = new int[]{1,2,3};

  6 int[][] a2 = new int[2][3];

  7 String [] a3 = new String[]{"a","b","c"};

  8 Object obj1 = a1;

  9 Object obj2 = a3;

  10 Object obj3 = a4;

  11 //Array工具类用于完成对数组的反射操作。如打印任意数值

  12 printObject(a1);

  13 printObject(a4);

  14 printObject("abc");

  15 }

  16 //打印任意数值

  17 private static void printObject(Object obj) {

  18 Class clazz = obj.getClass();

  19 //如果传入的是数组,则遍历

  20 if(clazz.isArray()){

  21 int len = Array.getLength(obj);//Array工具类获取数组长度方法

  22 for(int x = 0;x

  23 System.out.println(Array.get(obj, x));//Array工具获取数组元素

  24 }

  25 }

  26 else

  27 System.out.println(obj);

  28 }

  29 }

  七、反射的作用——实现框架功能

  (一)概述

  1、框架:通过反射调用Java类的一种方式。框架如同地产商建造房子,门窗和空调等等内部装修都由用户自己安装。房子就是框架,用户需使用此框架,安好门窗等放入到房地产商提供的框架中。

  注:框架和工具类的区别在于工具类被用户类调用,而框架是调用用户提供的类。

  2、框架要解决的核心问题

  我们在写框架的时候,调用的类还未出现,那么框架无法知道要被调用的类名,所以在程序中无法直接new某个类的实例对象,而要通过反射来做。

  (二)简单框架的创建步骤:

  1、创建一个配置文件,在Eclipse的java项目面板中:“右键”——“New”——选择“File“,file name命名为config.properties,然后写入配置信息。如className=java.util.ArrayList,等号右边是配置键,右边是值。

  2、代码实现,加载此文件:

  ① 将文件读取到读取流中,要写出配置文件的路径(相对路径或绝对路径)。如:InputStream

  ips = new FileInputStream(“config.properties”);

  ② 用Properties类的load()方法将流中的数据装载入集合。

  ③ 关闭流资源:关闭的是读取流,因为流中的数据已经加载进内存。

  3、通过getProperty()方法获取className,即配置的值,也就是某个类名。

  4、用反射的方式,创建对象newInstance()。

  5、执行程序主体功能

  八、类加载器方式管理资源和配置文件

  (一)概述

  1、类加载器:是将.class的文件加载进内存,也可将普通文件中的信息加载进内存。

  2、文件的加载细节:

  (1)eclipse会将源程序中的所有.java文件编译成.class文件,然后放到classPath指定的目录中去。并且会将非.java文件原封不动的复制到.class指定的目录中去。在运行的时候,执行的是.class文件。

  (2)将配置文件放到.class文件目录中一同打包,类加载器就会一同加载。

  3、使用类加载器加载“资源文件“。

  (1)由类加载器ClassLoader来加载进内存,即用getClassLoader()方法获取类加载器,然后用类加载器的getResourceAsStream(String name)方法,将配置文件(资源文件)加载进内存。利用类加载器来加载配置文件,需把配置文件放置的包名一起写上。这种方式只有读取功能。

  (2)Class类也提供getResourceAsStream方法来加载资源文件,其实它内部就是调用了ClassLoader的方法。这时,配置文件是相对类文件的当前目录的,也就是说用这种方法,配置文件前面可以省略包名。

  如:类名.class.getResourceAsStream(“资源文件名”)

  4、配置文件的路径问题:

  (1)用绝对路径,通过getRealPath()方法运算出来具体的目录,一般先得到用户自定义的总目录,在加上自己内部的路径。可以通过getRealPath()方法获取文件路径。对配置文件修改是需要要储存到配置文件中,那么就要得到它的绝对路径才行,因此,配置文件要放到程序的内部。

  (2)name的路径问题:

  ① 如果配置文件和classPath目录没关系,就必须写上绝对路径,

  ② 如果配置文件和classPath目录有关系,即在classPath目录中或在其子目录中(一般是资源文件夹resource),那么就得写相对路径,因为它自己了解自己属于哪个包,是相对于当前包而言的。

  (二)代码示例

  import java.io.InputStream;

  import java.util.Collection;

  import java.util.Properties;

  class ClassLoaderDemo {

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

  Properties props = new Properties();

  InputStream ips = ClassLoaderDemo.class.getResourceAsStream

  ("/cn/itheima/day01/config.properties");

  props.load(ips);

  ips.close();

  String className = props.getProperty("className");

  Class clazz = Class.forName(className);

  Collection collection = (Collection)clazz.newInstance();

  collection.add("abc");

  collection.add("def");

  collection.add("ghk");

  collection.add("usa");

  System.out.println(collection.size());

  }

  }