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  • 类加载器和反射的应用

    类的加载

    当程序要使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过加载,连接,初始化三步来实现对这个类进行初始化。

    ①加载

    就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。(字节码对象)

    任何类被使用时系统都会建立一个Class对象

    ②连接

    验证 是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致

    准备 负责为类的静态成员分配内存,并设置默认初始化值

    解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

    ③初始化

    就是我们以前讲过的初始化步骤

    类初始化时机

    1. 创建类的实例

    2. 类的静态变量,或者为静态变量赋值

    3. 类的静态方法

    4. 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象

    5. 初始化某个类的子类

    6. 直接使用java.exe命令来运行某个主类

    类加载器

    负责将.class文件加载到内存中,并为之生成对应的Class对象。

    虽然我们不需要关心类加载机制,但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行

    类加载器的组成

    ①Bootstrap ClassLoader 根类加载器

    也被称为引导类加载器,负责Java核心类的加载

    比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中

    ②Extension ClassLoader 扩展类加载器

    负责JRE的扩展目录中jar包的加载。

    在JDK中JRE的lib目录下ext目录

    ③System ClassLoader 系统类加载器

    负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件,以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。

    反射

    概述:

    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

    要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象

    Class

    Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

    获取Class对象的三种方式:

    方式一:

    通过Object类中的getObject()方法

    Person p=new Person();
    Class c=p.getClass();
    System.out.println(c);

    方式二: 

    通过 类名.class 获取到字节码文件对象(任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单)。

    Class c1=Person.class;

    方式三: 

    通过Class类中的方法(将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可)。

    Class c2=Class.forName("com.oracle.demo.Person");
    System.out.println(c2);

    注意:

    第三种和前两种的区别:

    前两种你必须明确Person类型。

    后面是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了。

    通过反射获取构造方法并使用

    在反射机制中,把类中的成员(构造方法、成员方法、成员变量)都封装成了对应的类进行表示。

    其中,构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法:

    1、返回一个构造方法

      ①public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法

      ②public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)

    2、返回多个构造方法

      ①public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法

      ②public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)

    通过反射方式,获取构造方法,创建对象

    获取构造方法,步骤如下:

    1. 获取到Class对象

    2. 获取指定的构造方法

    3. 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象

      public T newInstance(Object... initargs)

    演示:

    public static void method2() throws Exception{
        //获取字节码文件对象
        Class c=Class.forName("com.oracle.demo.Person");
        //获取非私有构造方法数组
        Constructor [] cons=c.getConstructors();
        for(Constructor con:cons){
            System.out.println(con);
        }
        //获取空参构造
        Constructor con=c.getConstructor();
        System.out.println(con);
        //使用空参构造创建对象
        Object obj=con.newInstance();//多态,相当于new person
        Person p=(Person)obj;
        p.eat();
        System.out.println(obj);
        //获取有参构造方法并调用
        Constructor con1=c.getConstructor(String.class,int.class);
        System.out.println(con1);
        Object obj1=con1.newInstance("张三",18);
        System.out.println(obj1);
        //针对空参构造有一个快速创建对象的方式
        //前提:
        //1、Person类中必须有空参构造方法
        //2、空参构造方法必须是public修饰
        Object obj2=c.newInstance();
        System.out.println(obj2);
    }

    通过反射方式,获取私有构造方法,创建对象

    AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力

    l public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException 

    参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。

    获取私有构造方法,步骤如下:

    1. 获取到Class对象

    2. 获取指定的构造方法

    3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法

    4. 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象

    public T newInstance(Object... initargs)

    使用私有构造方法演示:

    //获取私有构造方法(暴力反射    不推荐使用)
    //它破坏了程序的封装性和安全性
    public static void method3() throws Exception{
        //获取字节码文件对象
        Class c=Class.forName("com.oracle.demo.Person");
        //获取所有构造方法数组
        Constructor [] cons=c.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor con:cons){
            System.out.println(con);
        }
        //获取私有构造方法并使用
        Constructor con=c.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);
        con.setAccessible(true);//取消JAVA语言检查
        System.out.println(con);
        Object obj=con.newInstance(18,"李四");
        System.out.println(obj);
    }

    通过反射获取成员变量并使用

    在反射机制中,把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量:

    1、返回一个成员变量

      ①public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量

      ②public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量

    2、返回多个成员变量

      ①public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量

      ②public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)

    通过反射,创建对象,获取制指定的成员变量,进行赋值与获取值操作

    获取成员变量,步骤如下:

    1. 获取Class对象

    2. 获取构造方法

    3. 通过构造方法,创建对象

    4. 获取指定的成员变量(私有成员变量,通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问)

    5. 通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值

      ①public void set(Object obj, Object value)

        在指定对象obj中,将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值

      ②public Object get(Object obj)

        返回指定对象obj中,此 Field 对象表示的成员变量的值

    演示:

    public static void method4() throws Exception{
        //获取字节码文件对象
        Class c=Class.forName("com.oracle.demo.Person");
        Object obj=c.newInstance();
        //获取公共成员变量并使用
        Field field=c.getField("name");
        //设置
        field.set(obj, "张三");
        System.out.println(obj);
        //获取
        System.out.println(field.get(obj));
    }

    通过反射获取成员方法并使用

    在反射机制中,把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法:

    1、返回获取一个方法:

      ①public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

      获取public 修饰的方法

      ②public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

      获取任意的方法,包含私有的

      参数1: name 要查找的方法名称; 参数2: parameterTypes 该方法的参数类型

    2、返回获取多个方法:

      ①public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法

      ②public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)

    通过反射,创建对象,调用指定方法

    1. 获取Class对象

    2. 获取构造方法

    3. 通过构造方法,创建对象

    4. 获取指定的方法

    5. 执行找到的方法

      public Object invoke(Object obj,  Object... args) 

      执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。

    演示:

    public static void method5() throws Exception{
        //获取字节码文件对象
        Class c=Class.forName("com.oracle.demo.Person");
        Object obj=c.newInstance();
        //获取空参成员方法并运行
        Method method=c.getMethod("eat");
        method.invoke(obj);
        //获取有参成员方法并运行
        Method method1=c.getMethod("sleep",String.class);
        method1.invoke(obj, "张三");
    }

    泛型擦除

    问题:

    将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据,如何实现呢?

    其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的,这种现象我们称为泛型的擦除。

    那么,我们可以通过反射技术,来完成向有泛型约束的集合中,添加任意类型的元素

    演示:

    public class demo2 {
        public static void main(String[] args) throws Exception, Exception {
            //泛型擦除
            ArrayList<String> arr=new ArrayList<String>();
            arr.add("1");
            Class c=arr.getClass();
            //找到add()方法
            Method method=c.getMethod("add", Object.class);
            //执行add()方法
            method.invoke(arr, 6.6);
            System.out.println(arr);
        }
    }

    反射配置文件

    通过反射配置文件,运行配置文件中指定类的对应方法

    读取config.txt文件中的数据,通过反射技术,来完成Person对象的创建

    ClassName=com.oracle.demo1.Student
    MethodName=studay

    读取配置文件,调用指定类中的对应方法(含步骤):

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //new Person().eat();
        //反射配置文件实现
        //把我们要运行的类和方法,以键值对的形式写在文本中
        //想要运行那个类里面的方法,只需要改配置文件就可以了
        //步骤
        //1、准备配置文件
        //2、IO读取配置文件,reader
        //3、将文件中的键值对保存在properties集合中,键值对就是类名和方法名
        //4、通过反射获取指定类的Class文件对象
        //5、通过Class文件对象获取指定方法
        //6、运行方法
        FileReader fr=new FileReader("src/config.properties");//找到配置文件
        Properties pro=new Properties();//创建Properties集合
        pro.load(fr);//把配置文件信息写入Properties集合
        String ClassName=pro.getProperty("ClassName");//得到ClassName
        String MethodName=pro.getProperty("MethodName");//得到MethodName
        Class c=Class.forName(ClassName);//通过完整的包名.类名得到配置文件中指定的类的字节码对象
        Object obj=c.newInstance();//创建该类的对象
        Method method=c.getMethod(MethodName);//找到当前Method对象
        method.invoke(obj);//执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法
    }
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