Java基础之反射详解

java中的反射大家或多或少都听过，本文给大家详细介绍反射的相关知识。首先给大家介绍的就是Java中的类加载器。

1.类加载器

1.1类加载

• 类加载的描述

• 当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过类的加载，类的连接，类的初始化这三个步骤来对类进行初始化。如果不出现意外情况，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也把这三个步骤统称为类加载或者类初始化

• 类的加载

• 就是指将​ ​class文件​ ​读入内存，并为之创建一个​ ​ java.lang.Class 对象​ ​
• 任何类被使用时，系统都会为之建立一个​ ​ java.lang.Class 对象​ ​

• 类的连接

• 验证阶段 ：用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
• 准备阶段 ：负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始化值
• 解析阶段 ：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

• 类的初始化

• 在该阶段，主要就是对类变量进行初始化

• 类的初始化步骤

• 假如类还未被加载和连接，则程序先加载并连接该类
• 假如该类的直接父类还未被初始化，则先初始化其直接父类
• 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句
• 注意：在执行第2个步骤的时候，系统对直接父类的初始化步骤也遵循初始化步骤1-3

• 类的初始化时机

​java.lang.Class对象​
​java.exe命令​

1.2类加载器

1.2.1类加载器的作用

• 负责将​ ​.class文件​ ​加载到内存中，并为之生成对应的​ ​ java.lang.Class​ ​ 对象。虽然我们不用过分关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行！

1.2.2JVM的类加载机制

• 全盘负责 ：就是当一个类加载器负责加载某​ ​个Class​ ​时，该​ ​Class​ ​所依赖的和引用的其他​ ​Class​ ​也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
• 父类委托 ：就是当一个类加载器负责加载某个Class时，先让父类加载器试图加载该​ ​Class​ ​，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
• 缓存机制 ：保证所有加载过的​ ​Class​ ​都会被缓存，当程序需要使用某个​ ​Class​ ​对象时，类加载器先从缓存区中搜索该​ ​Class​ ​，只有当缓存区中不存在该​ ​Class对象​ ​时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成​ ​Class对象​ ​，存储到缓存区

1.2.3Java中的内置类加载器

• ​ Bootstrap class loader ​：它是虚拟机的内置类加载器，通常表示为null ，并且没有父null
• ​ ​Platform class loader​ ​：平台类加载器可以看到所有平台类 ，平台类包括由平台类加载器或其祖先定义的Java SE平台API，其实现类和JDK特定的运行时类
• ​ System class loader ​：它也被称为应用程序类加载器 ，与平台类加载器不同。 系统类加载器通常用于定义应用程序类路径，模块路径和JDK特定工具上的类
• 类加载器的继承关系 ：System的父加载器为Platform，而Platform的父加载器为Bootstrap

1.2.4ClassLoader 中的两个方法

• 方法分类

• 示例代码

public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //static ClassLoader getSystemClassLoader()：返回用于委派的系统类加载器
        ClassLoader c = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(c); //AppClassLoader

        //ClassLoader getParent()：返回父类加载器进行委派
        ClassLoader c2 = c.getParent();
        System.out.println(c2); //PlatformClassLoader

        ClassLoader c3 = c2.getParent();
        System.out.println(c3); //null
    }
}

具体执行结果如下：

2.反射

2.1反射的概述

是指在运行时去获取一个类的变量和方法信息。然后通过获取到的信息来创建对象，调用方法的一种机制。由于这种动态性，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展

2.2获取Class类对象的三种方式

2.2.1三种方式分类

​.class​
​.getClass()​
​Class.forName​

2.2.2示例代码

import ArrayList.example.Student;

public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //使用类的class属性来获取该类对应的Class对象
        Class<Student> c1 = Student.class;
        System.out.println(c1);

        Class<Student> c2 = Student.class;
        System.out.println(c1 == c2);
        System.out.println("--------");

        //调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
        Student s = new Student();
        Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
        System.out.println(c1 == c3);
        System.out.println("--------");

        //使用Class类中的静态方法forName(String className)
        Class<?> c4 = Class.forName("ArrayList.example.Student");
        System.out.println(c1 == c4);
    }
}

具体执行结果如下：

2.3反射获取构造方法并使用

2.3.1Class类获取构造方法对象的方法

• 方法分类

• 示例代码

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("ArrayList.example.Student");
        Constructor<?>[] cons = c.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor con : cons) {
            System.out.println(con);
        }
        System.out.println("--------");

        Constructor<?> con = c.getConstructor();

        Object obj = con.newInstance();
        System.out.println(obj);

    }
}

具体执行结果如下：

2.3.2Constructor类用于创建对象的方法

2.4反射获取构造方法并使用练习1

• 案例需求

• 通过反射获取公共的构造方法并创建对象

• 代码实现

• 学生类

public class Student {
    //成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
    private String name;
    int age;
    public String address;

    //构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
    public Student() {
    }

    private Student(String name) {
        this.name = name;
    }

    Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Student(String name, int age, String address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    //成员方法：一个私有，四个公共
    private void function() {
        System.out.println("function");
    }

    public void method1() {
        System.out.println("method");
    }

    public void method2(String s) {
        System.out.println("method:" + s);
    }

    public String method3(String s, int i) {
        return s + "," + i;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", address='" + address + '\'' +
                '}';
    }
}

• 测试类

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class ReflectDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo.Student");

        Constructor<?> con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

        Object obj = con.newInstance("一计之长", 26, "北京");
        System.out.println(obj);
    }
}

具体执行结果如下：

2.5反射获取构造方法并使用练习2

• 案例需求

• 通过反射获取私有构造方法并创建对象

• 代码实现

• 学生类 ：我们就用前面案例一种的Student类。
• 测试类

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class ReflectDemo03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo");

        Constructor<?> con = c.getDeclaredConstructor(String.class);

        //暴力反射
        con.setAccessible(true);

        Object obj = con.newInstance("一计之长");
        System.out.println(obj);
    }
}

具体执行结果如下：

2.6反射获取成员变量并使用

2.6.1Class类获取成员变量对象的方法

• 方法分类

• 示例代码

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;


public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo.Student");

        Field[] fields = c.getDeclaredFields();
        for(Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        System.out.println("--------");

        Field addressField = c.getField("address");

        //获取无参构造方法创建对象
        Constructor<?> con = c.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();

        //Field提供有关类或接口的单个字段的信息和动态访问
        addressField.set(obj,"北京"); //给obj的成员变量addressField赋值为北京

        System.out.println(obj);


    }
}

具体执行结果如下：

2.6.2Field类用于给成员变量赋值的方法

2.7反射获取成员变量并使用练习

• 案例需求

• 通过反射获取成员变量并赋值

• 代码实现

• 学生类 ：我们还是用前面介绍的学生类
• 测试类

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;

public class ReflectDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo.Student");

        Constructor<?> con = c.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();
        System.out.println(obj);

        Field nameField = c.getDeclaredField("name");
        nameField.setAccessible(true);
        nameField.set(obj, "一计之长");
        System.out.println(obj);

        Field ageField = c.getDeclaredField("age");
        ageField.setAccessible(true);
        ageField.set(obj,26);
        System.out.println(obj);

        Field addressField = c.getDeclaredField("address");
        addressField.setAccessible(true);
        addressField.set(obj,"北京");
        System.out.println(obj);
    }
}

具体执行结果如下：

2.8反射获取成员方法并使用

2.8.1Class类获取成员方法对象的方法

• 方法分类

  

• 示例代码

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo.Student");

        Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
        for(Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        System.out.println("--------");

        Method m = c.getMethod("method1");

        //获取无参构造方法创建对象
        Constructor<?> con = c.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();

        m.invoke(obj);
    }
}

具体执行结果如下：

2.8.2Method类用于执行方法的方法

2.9反射获取成员方法并使用练习

• 案例需求

• 通过反射获取成员方法并调用

• 代码实现

• 学生类 ：参见上方学生类
• 测试类

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c = Class.forName("reflactionDemo.Student");

        Constructor<?> con = c.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();

        Method m1 = c.getMethod("method1");
        m1.invoke(obj);

        Method m2 = c.getMethod("method2", String.class);
        m2.invoke(obj,"一计之长");

        Method m3 = c.getMethod("method3", String.class, int.class);
        Object o = m3.invoke(obj, "一计之长", 26);
        System.out.println(o);

        Method m4 = c.getDeclaredMethod("function");
        m4.setAccessible(true);
        m4.invoke(obj);
    }
}

具体执行结果如下：

2.10反射的案例

2.10.1反射练习之越过泛型检查

• 案例需求

• 通过反射技术，向一个泛型为Integer的集合中添加一些字符串数据

• 代码实现

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class ReflectTest01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建集合
        ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();

        Class<? extends ArrayList> c = array.getClass();
        Method m = c.getMethod("add", Object.class);

        m.invoke(array,"hello");
        m.invoke(array,"博主");
        m.invoke(array,"一计之长");

        System.out.println(array);
    }
}

具体执行结果如下：

2.10.2运行配置文件中指定类的指定方法

• 案例需求

• 通过反射运行配置文件中指定类的指定方法

• 代码实现

import java.io.FileReader;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class ReflectTest02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //加载数据
        Properties prop = new Properties();
        FileReader fr = new FileReader("myReflect\\class.txt");
        prop.load(fr);
        fr.close();

        String className = prop.getProperty("className");
        String methodName = prop.getProperty("methodName");

        //通过反射来使用
        Class<?> c = Class.forName(className);

        Constructor<?> con = c.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();

        Method m = c.getMethod(methodName);
        m.invoke(obj);
    }
}

将以上的路径换成自己相应的路径，并且要有多应的文件

总结

本文主要给大家介绍了反射的相关内容。主要包括类加载器的具体使用以及反射的相关知识。并且每个小的知识点都给出了对挺的相关案例加以说明，希望大家认真掌握。反射会在我们以后的开发中应用比较广泛，还请大家好好学习，练习本文中提到的案例，并且学会举一反三。