Java-反射机制

一、Java反射机制概述

●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。

●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。换句话说，Class的实例就对应着一个运行时类。

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

反射相关的主要API

java.lang.Class:代表一个类
java.lang.reflect.Method:代表类的方法
java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器

二、类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤对该类进行初始化

类加载器ClassLoader

类加载器作用时用来把类（class）装载进内存。JVM规范定义了如下类型的加载器：

package com.xudong.java;

import org.junit.Test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

public class ReflectionTest {
    @Test
    //获取Class的实例的方式
    public void test1() throws ClassNotFoundException {
        //方式一：调用运行时类的属性：.class
        Class clazz1 = Person.class;
        //方式二：通过运行时类的对象，调用getClass()
        Person p1 = new Person();
        Class clazz2 = p1.getClass();
        //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)。使用频率多
        Class clazz3 = Class.forName("com.xudong.java.Person");
        //方式四：使用类的加载器 ClassLoader。使用比较少
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.xudong.java.Person");

    }
    @Test
    //读取配置文件
    public void test2() throws IOException {

        Properties pros = new Properties();
        //读取配置文件的方式一：
        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
        pros.load(fis);
        //读取配置文件的方式二：
        ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("jdbc.properties");
        pros.load(is);
        //获取文件内容
        String user = pros.getProperty("user");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user =" + user + ",password = " + password);

    }
}

三、创建运行时类的对象

package com.xudong.java;

import org.junit.Test;

//通过反射创建对应的运行时类的对象
public class NewInstanceTest {
    @Test
    public void test1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //newInstance():创建对应的运行时类的对象。只有构造器可以造对象，运行时调用了空参构造器
        //空参的构造器访问权限得够，一般为public
        //便于子类继承此运行时类，默认调用super()时，保证父类有此构造器
        Person obj = clazz.newInstance();
    }
}

四、调用运行时类的指定的结构

getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性（不包含父类）
getModifiers()：获取权限修饰符。使用：Modifier.toString(f.getModifiers)
getName():获取属性名
getMethod():获取当前类以及父类中声明为public的方法
getDeclaredMethod():获取当前运行时类中声明的所有方法（不包含父类）
getAnnotations():获取当前运行时类中方法声明的注解
getReturnType().getName():获取当前运行时类中返回值类型
getParameterTypes():获取当前运行时类中形参列表
getExceptionTypes():获取当前运行时类中异常
getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有构造器
getSuperclass():获取当前运行时类的父类
getGenericSuperclass():获取当前运行时类带泛型的父类
getInterface():获取运行时类实现的接口
getPackage()：获取当前运行时类所在的包
setAccessible(true);设置可访问

五、代理模式

●代理设计模式的原理:
使用一个代理将对象包装起来,然后用该代理对象取代原始对象。任何对原始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上。
●代理机制的操作，属于静态代理，特征是代理类和目标.对象的类都是在编译期间确定下来，不利于程序的扩展。同时，每一个代理类只能为一个接口服务，这样一来程序开发中必然产生过多的代理。最好可以通过一个代理类完成全部的代理功能。
●动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法，并且是在程序运行时根据需要动态创建目标类的代理对象。
●动态代理使用场合:

➢调试
➢远程方法调用

●动态代理相比于静态代理的优点:

抽象角色中(接口)声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理，这样，我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。

1.静态代理

代理类和被代理类在编译期间，就确定下来了

package com.xudong.java;

interface ClothFactory{
    void produceCloth();
}
//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory{

    private ClothFactory factory;//用被代理类对象进行实例化

    public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){
        this.factory = factory;
    }
    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("代理工厂做一些准备工作");

        factory.produceCloth();

        System.out.println("代理工厂做一些后续的收尾工作");

    }
}
//被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{

    @Override
    public void produceCloth() {
        System.out.println("Nike工厂生成一批运动服");
    }
}

public class StaticProxyTest {
    //创建被代理类的对象
    public static void main(String[] args) {
        ClothFactory nike = new NikeClothFactory();
        //创建代理类的对象
        ClothFactory proxyClothFactory = new ProxyClothFactory(nike);

        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}

2.动态代理

package com.xudong.java;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

interface Human{

    String getBelief();

    void eat(String food);

}
//被代理类
class SuperMan implements Human{

    @Override
    public String getBelief() {
        return "I believe I can fly!";
    }

    @Override
    public void eat(String food) {
        System.out.println("我喜欢吃" + food);
    }
}

//根据加载到内存中的被代理类，动态的创建一个代理类及其对象。
class ProxyFactory{
    //调用此方法，返回一个代理类的对象。
    public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类的对象
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();

        handler.bind(obj);

        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
    }
}

class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

    private Object obj;//需要使用被代理类的对象进行赋值
    public void bind(Object obj){
        this.obj = obj;
    }


    //当通过代理类的对象，调用方法a时，就会自动的调用如下的方法：invoke()
    //将被代理类要执行的方法a的功能声明在invoke()中
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //method:即为代理类对象调用的方法，此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
        //obj:被代理类的对象
        Object returnValue = method.invoke(obj, args);
        //上述方法返回值就作为当前类中的invoke()的返回值
        return returnValue;
    }
}
public class ProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        SuperMan superMan = new SuperMan();
        //proxyInstance:代理类的对象
        Human proxyInstance = (Human) ProxyFactory.getProxyInstance(superMan);
        //当通过代理类对象调用的方法时，会自动的调用被代理类中同名的方法
        String belief = proxyInstance.getBelief();
        System.out.println(belief);
        proxyInstance.eat("火锅");

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

        NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();

        ClothFactory proxyClothFactory = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nikeClothFactory);

        proxyClothFactory.produceCloth();
    }
}