Java 基础 (Java 反射机制)

• Reflection（反射）是被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API 取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

• 加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构,所以，我们形象的称之为:反射。
  

• Java 不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活!

• Java 反射机制提供的功能

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
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时获取泛型信息
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
在运行时处理注解
生成动态代理

• 哪些类型可以有 class对象
  (1) class:
  外部类，成员(成员内部类，静态内部类)，局部内部类，匿名内部类
  (2) interface:接口
  (3）[]:数组
  (4) enum:枚举
  (5) annotation:注解@interface
  (6) primitive type:基本数据类型
  (7) void

Person.java

package com.klvchen.java;

public class Person {

    private String name;
    public int age;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    public Person() {
    }

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

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

    public void show(){
        System.out.println("你好，我是一个人");
    }

    public String showNation(String nation) {
        System.out.println("我的国籍是: " + nation);
        return nation;
    }
}

ReflectionTest.java

package com.klvchen.java;

import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionTest {

    // 反射之前，对于 Person的操作
    @Test
    public void test1(){
        //1.创建Person类的对象
        Person p1 = new Person("Tom", 12);

        //2.通过对象，调用其内部的属性、方法
        p1.age = 10;
        System.out.println(p1.toString());

        p1.show();

        //在Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构。
        //比如: name . showNation()以及私有的构造器

    }

    //反射之后，对于Person的操作
    @Test
    public void test2() throws Exception {

        Class clazz = Person.class;
        //1.通过反射,创建Person类的对象
        Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        Object obj = cons.newInstance("Tom", 12);
        Person p = (Person) obj;
        System.out.println(p.toString());

        //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
        //调用属性
        Field age = clazz.getDeclaredField("age");
        age.set(p, 10);
        System.out.println(p.toString());

        //调用方法
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        show.invoke(p);

        System.out.println("*********************************************");

        //通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如:私有的构造器、方法、属性
        Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        cons1.setAccessible(true);
        Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
        System.out.println(p1);

        //调用私有的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(p1, "HanMeimei");
        System.out.println(p1);

        //调用私有的方法
        Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
        showNation.setAccessible(true);
        String nation = (String) showNation.invoke(p1, "中国");//相当于String nation = p1.showNation("中国")
        System.out.println(nation);

    }

    /*
    关于java.lang.Class类的理解
    1.类的加载过程:
      程序经过 javac.exe 命令以后，会生成一个或多个字节码文件(.class结尾)。
      接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。
      此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行时类,就作为Class的一个实例。
    2.换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。
    3.加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间。在此时间之内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类。
     */

    // 获取Class的实例的方式
    @Test
    public void test3() throws ClassNotFoundException {
        //方式一: 调用运行时类的属性:.class
        Class clazz1 = Person.class;
        System.out.println(clazz1);
        //方式二: 通过运行时类的对象, 调用 getclass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        System.out.println(clazz2);

        //方式三: 调用Class的静态方法:forName(String classPath)
        Class clazz3 = Class.forName("com.klvchen.java.Person");
        //Class clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        System.out.println(clazz1 == clazz3);

        //方式四:使用类的加载器: ClassLoader
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.klvchen.java.Person");
        System.out.println(clazz4);

        System.out.println(clazz1 == clazz4);

    }

    @Test
    public void test4(){
        Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Comparable.class;
        Class c3 = String[].class;
        Class c4 = int[][].class;
        Class c5 = ElementType.class;
        Class c6 = Override.class;
        Class c7 = int.class;
        Class c8 = void.class;
        Class c9 = Class.class;

        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        Class c10 = a.getClass();
        Class c11 = b.getClass();
        //只要元素类型和维度一样，就是同一个class
        System.out.println(c10 == c11);
    }
}

NewInstanceTest.java

package com.klvchen.java;

import org.junit.Test;

import java.util.Random;

public class NewInstanceTest {

    @Test
    public void test1() throws Exception {
        Class<Person> clazz = Person.class;

        /*
        newInstance():调用此方法,创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器

        要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求:
        1.运行时类必须提供空参的构造器
        2.空参的构造器的访问权限得够。通常,设置为public

        在java bean中要求提供一个public的空参构造器。原因:
        1.便于通过反射，创建运行时类的对象
        2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器

         */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }

    //反射的动态性
    @Test
    public void test2(){
        int num = new Random().nextInt(3);//0,1,2
        String classPath = "";
        switch (num) {
            case 0:
                classPath = "java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath = "java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath = "com.klvchen.java.Person";
                break;
        }

        try {
            Object obj = getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    /*
    创建一个指定类的对象。
    classPath:指定类的全类名
     */
    public Object getInstance(String classPath) throws Exception {
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }
}