Java基础——反射

今天学到Java基础中的反反射。依照我学习后的个人理解呢，反射就是一套获取类、属性、方法等的工具吧。（其实，感觉学完反射后，有点像喝凉水，解渴但确实我也没体会出它有什么味道，我可能没有学到精髓吧。自己都能感觉少点什么。这是我Java基础学习的最后一个部分了，我想再复习一遍，然后再学习其他的。也想有时间看看JVM和计算机系统之类的书。总觉得自己不是科班出身，思路上有些短板。要继续努力咯。）

在学习反射之前，我先回忆了一下可变参数。

public static void main(String[] args) {
            test();//调用方法1
            test("JAVA");//调用方法2
            test("JAVA","工程师");//调用方法3
            test(new String[]{"水果","电器"});//调用方法4
        }
    
        static void test(String ... array){  
            //直接打印：System.out.println(array);
            for(String str:array){  //利用增强for遍历
            System.out.println(str);
            }
        }

之所以回忆可变参数呢，是因为它与反射的应用有点像。如果将一个方法定义为可变参数，在调用的时候传参的限制就少了一大截。在反射当中呢，我们利用一些方法，得到类的实例对象，那么类里面的方法、属性等，就尽收眼底。在前面的学习中知道了，方法、属性等都有静态的和非静态的，私有的和非私有的之分，那么我们在调用的时候，想取哪一块，或者说只想取得哪一块，是不是也可以想个办法实现呢？这时候，反射就出现了，现今我对它的理解就只有这些了。继续努力吧。

一、反射的概念

JAVA反射机制是在运行状态中(注意不是编译的时候)，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；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。

Java反射机制主要提供了以下功能：

-- 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；

-- 在运行时判断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方法；

-- 生成动态代理。

JDK中,与反射相关的类,主要有以下几个

//java.lang包下

Class 类

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。基本的 Java 类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）    和关键字 void 也表示为 Class 对象。

关于Class类JDK里面的解释：

public final
    class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              java.lang.reflect.GenericDeclaration,
                              java.lang.reflect.Type,
                              java.lang.reflect.AnnotatedElement {
    private static final int ANNOTATION= 0x00002000;
    private static final int ENUM      = 0x00004000;
    private static final int SYNTHETIC = 0x00001000;

    private static native void registerNatives();
    static {
        registerNatives();
    }

    /*
     * Constructor. Only the Java Virtual Machine creates Class
     * objects.
     */
    private Class() {}

Class类JDK里的一些方法（个人觉得读起来很舒服，自己想记录一下）

public String toString() {
        return (isInterface() ? "interface " : (isPrimitive() ? "" : "class "))
            + getName();
    }//应该是三元表达式

public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
    }

public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
                                   ClassLoader loader)
        throws ClassNotFoundException
    {
        Class<?> caller = null;
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // Reflective call to get caller class is only needed if a security manager
            // is present.  Avoid the overhead of making this call otherwise.
            caller = Reflection.getCallerClass();
            if (loader == null) {
                ClassLoader ccl = ClassLoader.getClassLoader(caller);
                if (ccl != null) {
                    sm.checkPermission(
                        SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
                }
            }
        }
        return forName0(name, initialize, loader, caller);
    }

private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,
                                            ClassLoader loader,
                                            Class<?> caller)
        throws ClassNotFoundException;

public T newInstance()
        throws InstantiationException, IllegalAccessException
    {
        if (System.getSecurityManager() != null) {
            checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false);
        }

        // NOTE: the following code may not be strictly correct under
        // the current Java memory model.

        // Constructor lookup
        if (cachedConstructor == null) {
            if (this == Class.class) {
                throw new IllegalAccessException(
                    "Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class"
                );
            }
            try {
                Class<?>[] empty = {};
                final Constructor<T> c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED);
                // Disable accessibility checks on the constructor
                // since we have to do the security check here anyway
                // (the stack depth is wrong for the Constructor's
                // security check to work)
                java.security.AccessController.doPrivileged(
                    new java.security.PrivilegedAction<Void>() {
                        public Void run() {
                                c.setAccessible(true);
                                return null;
                            }
                        });
                cachedConstructor = c;
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                throw new InstantiationException(getName());
            }
        }
        Constructor<T> tmpConstructor = cachedConstructor;
        // Security check (same as in java.lang.reflect.Constructor)
        int modifiers = tmpConstructor.getModifiers();
        if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(this, modifiers)) {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            if (newInstanceCallerCache != caller) {
                Reflection.ensureMemberAccess(caller, this, null, modifiers);
                newInstanceCallerCache = caller;
            }
        }
        // Run constructor
        try {
            return tmpConstructor.newInstance((Object[])null);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Unsafe.getUnsafe().throwException(e.getTargetException());
            // Not reached
            return null;
        }
    }

public String getName() {
        String name = this.name;
        if (name == null)
            this.name = name = getName0();
        return name;
    }

// cache the name to reduce the number of calls into the VM
    private transient String name;
    private native String getName0();

还有很多，暂不记录了。。。。。

//java.lang.reflect  包下
Constructor 代表构造函数
Method 代表方法
Field 代表字段
Array 与数组相关

二、Class类的说明

常用的得到Class类的方法
 // Class c=new Class(); 不可以，因为它被私有化了
1) Class c=Student.class;   //用类名.class 就可以得到Class类的实例
2) Student stu=new Student();
Class c=stu.getClass();   //用对象名.getClass();
3) Class c=Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

//例一  通过调用无参的构造函数,创建类对象
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
    Class clazz=Dog.class;
    Dog dog=(Dog)clazz.newInstance();
    dog.shout();
    }
}
            
class Dog{
    void shout(){
    System.out.println("汪汪");
    }
}

通过例一，我并没有看出来利用反射的好处，呃~~

//例二 上例的改写
Class clazz=Class.forName("com.weiboo.Dog"); //注意,必须是类的全部
Dog dog=(Dog)clazz.newInstance();
dog.shout();

//例三  (运行本类,Dog 和 Cat 类,必须有一个无参的构造函数)
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
    Dog dog=(Dog)createObj(Dog.class);
    dog.shout();
                
    Cat cat=(Cat)createObj(Cat.class);
    cat.speak();
    }
                    
static Object createObj(Class clazz) throws InstantiationException, IllegalAccessException{
    return clazz.newInstance();  //调用的是newInstance() 方法创建的类对象,它调用的是类中无参的构造方法
}
    }
        
class Dog{
    void shout(){
    System.out.println("汪汪");
    }
}
        
class  Cat{
    void speak(){
    System.out.println("喵~~~");        
    }
}

三、反射中的其他的类的说明

1) Constructor

代表类中的构造函数     Class 类提供了以下四个方法

public Constructor<?>[] getConstructors()      //返回类中所有的public构造器集合，默认构造器的下标为0

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)   //返回指定public构造器，参数为构造器参数类型集合

public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()  //返回类中所有的构造器，包括私有的

public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) //返回任意指定的构造器,包括私有的

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

//例子 得到某个类中指定的某个构造函数所对应的 Constructor对象
class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException,
            IllegalAccessException, ClassNotFoundException,
            NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException,
            InvocationTargetException {
        Class<Cat> clazz = Cat.class;

        Constructor<Cat> c = clazz.getConstructor(int.class, String.class);
        Cat cat = (Cat) c.newInstance(20, "加飞猫");
        cat.speak();
    }

    class Cat {
        private String name;
        private int age;

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

        public Cat(String content) {
            System.out.println("这是构造函数得到的参数" + content);
        }

        void speak() {
            System.out.println("喵~~~");
            System.out.println("我的名字是" + this.name + "我的年龄是" + this.age);
        }
    }
}

/例子 访问类中的私有构造函数
Class clazz=Cat.class;
Constructor c=clazz.getDeclaredConstructor();
c.setAccessible(true);  //让私有成员可以对外访问
Cat cat=(Cat) c.newInstance();  //对于私有的来说,能不能行?
cat.speak();

2) Method 代表类中的方法

Class 类提供了以下四个方法

public Method[] getMethods()    //获取所有的共有方法的集合,包扩继承的

public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes) // 获取指定公有方法 参数1：方法名 参数2：参数类型集合 

public Method[] getDeclaredMethods()  //获取所有的方法(包扩私有的),除了继承来的

public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes) //获取任意指定方法,除来了继承来的

//调用类中的私有方法
main 函数
Class  clazz=Cat.class;
//调用一个不带参数的方法
Method m=clazz.getDeclaredMethod("speak");
m.setAccessible(true);
Cat c=new Cat();
m.invoke(c);  //让方法执行
                
                    
//调用一个带参数的方法
Method m=clazz.getDeclaredMethod("eat", int.class,String.class);
m.setAccessible(true);
Cat c=new Cat();
m.invoke(c, 20,"鱼");    

class  Cat{
private String name;
private int age;
                        
Cat(){    
}
public Cat(int age,String name){
    this.age=age;
    this. name=name;
    }
                        
public Cat(String content){
    System.out.println("这是构造函数得到的参数"+content);
    }
                        
    private void speak(){
    System.out.println("喵~~~");        
    System.out.println("我的名字是"+this.name+"我的年龄是"+this.age);
    }
                        
    private void eat(int time,String something){
    System.out.println("我在"+time +"分钟内吃了一个"+something);
    }
}

例子 查看一个类中的所有的方法名
public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
    Class  clazz=Cat.class;
                        
    /*Method []  methodList=clazz.getMethods() ; //查看所有的公有方法,包扩继承的
    for(Method m:methodList){
    System.out.println(m.getName());
    }*/
    Method []  methodList=clazz.getDeclaredMethods(); //查看所有的方法,包扩私有的,但不包扩继承的
    for(Method m:methodList){
    System.out.println(m.getName());
    }
}

3) Field 代表字段

public Field getDeclaredField(String name)  // 获取任意指定名字的成员

public Field[] getDeclaredFields()  // 获取所有的成员变量,除了继承来的

public Field getField(String name)  // 获取任意public成员变量,包含继承来的

public Field[] getFields() // 获取所有的public成员变量

//例子 访问字段
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class clazz=Cat.class;
                         
    /* Field field= clazz.getField("home");
    Cat c=new Cat();
    Object obj=field.get(c);
    System.out.println(obj); // 家*/
                         
    Cat cat=new Cat();
    Field  [] fieldList= clazz.getDeclaredFields();
    for(Field f:fieldList){  //访问所有字段
    f.setAccessible(true);
    System.out.println(f.get(cat)); 
                                   }
        }
}                            
class  Cat{
    private String name="黑猫";
    private int age=2;
    public String home="家";
}

四、反射的应用

用一个例子来说明一下，比较两个同类对象中的所有字段,不同的并把它输出来。

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Student stu1 = new Student(24, "李磊", "工程大学", "女");
        Student stu2 = new Student(20, "王一", "师大", "男");
        Map<String, String> map = compare(stu1, stu2);

        for (Map.Entry<String, String> item : map.entrySet()) {
            System.out.println(item.getKey() + ":" + item.getValue());
        }
    }

    static Map<String, String> compare(Student stu1, Student stu2) {
        Map<String, String> resultMap = new HashMap<String, String>();

        Field[] fieldLis = stu1.getClass().getDeclaredFields(); // 得到stu1所有的字段对象
        try {
            for (Field f : fieldLis) {
                f.setAccessible(true); // 别忘了，让私有成员可以对外访问
                Object v1 = f.get(stu1);
                Object v2 = f.get(stu2);
                if (!(v1.equals(v2))) {
                    resultMap.put(f.getName(), "stu1的值是" + v1 + "   stu2的值是"
                            + v2);
                }
            }

        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        return resultMap;

    }

}

class Student {
    private String name;
    private String school;
    private String sex;

    public Student(int age, String name, String school, String sex) {

        this.age = age;
        this.name = name;
        this.school = school;
        this.sex = sex;
    }

    private int age;

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSchool() {
        return school;
    }

    public void setSchool(String school) {
        this.school = school;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }
}