云笔记项目-Java反射知识学习

在云笔记项目中，补充了部分反射的知识，反射这一部分基础知识非常重要，前面学习的框架Spring和MyBatis读取xml配置文件创建对象，以及JDBC加载驱动等都用了反射，但只知道有这个东西，具体不知道怎么用，大概的原理是怎么样的，现在简单的记录下

 什么是反射

反射(Reflection)是Java提供的动态执行机制，可以动态加载类，动态创建对象，动态获取类信息，比如接口信息，方法信息，属性信息，构造信息等，是JDK1.4开始出现的功能。并可以通过获取到的信息动态创建对象，动态调用方法等。如果想更好的感受反射，可以从静态执行方式和动态执行方式两种去对比。

a.静态执行：Java代码通过编译以后就确定的执行次序，称为静态执行次序。比如新建一个对象Foo foo=new Foo()，然后调用对象的方法foo.test()执行，这就是静态执行，代码在编译期就知道具体的对象是什么，对象要执行的方法是什么。

b.动态执行：在运行期间才确定要创建哪个类，执行类的哪个方法。也就是编译期无法得知具体的类信息，也无法得到类中的方法信息，等具体加载类执行时才能知道。Java反射API，可以实现动态执行加载类和执行方法的功能。

反射的核心是 JVM 在运行时才动态加载类或调用方法/访问属性，它不需要事先（写代码的时候或编译期）知道运行对象是谁。

为了更好理解反射，先准备两个写好的类，后面做用素材测试使用：

Foo类：

package Test;

public class Foo {
    //加几个属性，演示通过反射得到所有的属性
    public String name;
    public int age;
    private int salary;
    
    
    //加一个构造器，演示通过反射获得构造器
//    public Foo(String name) {
//        super();
//        this.name = name;
//    }

    //加几个方法，演示通过反射动态调用方法
    private String getPrice() {
        return "100";
    }

    public String hello() {
        return "hello reflect";
    }
}

Too类：

package Test;

public class Too {
   public String name;
   public int age;
   private int salary;
   
   public String Hello() {
       System.out.println("Hello Too");
       return "Success";
   }
}

 反射功能

a.动态加载类，主要有三种方法：

（1）使用Class类的forName()静态方法

作用是将类名对应的类加载到方法区，如果类名错误就抛出异常。

forName()工作原理：写好一个类，比如Foo.java类，通过编译后会生成Foo.class字节码文件，当执行Class cls=Class.forName("Foo")后，Class.forName()这个方法会首先读取Foo.class字节码文件，将其加载到方法区中。Class.forName()执行完后的返回值就是一个具体的Class类型对象，储存在堆中，其通向方法区。而cls是一个指向具体对象的引用，会储存在栈中。通过cls，可以获取Foo类的一切信息，属性和方法等。当forName()方法中的类名更改后，其加载新的类对应的字节码文件到方法区，从而实现了类的动态加载。

package Test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Scanner;

public class Demo {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //动态加载类
        Scanner scan=new Scanner(System.in);
        //得到用户输入的类名
        System.out.println("请输入类名：");
        String className=scan.nextLine();
        //动态加载类
        Class cls=Class.forName(className);
        System.out.println("---------------类信息---------------");
        System.out.println(cls);//输出class 包名.类名
        System.out.println(cls.getName());//输出包名.类名
    }
}

控制台输入Test.Foo后，输出结果如下，getName()获得的是Java内部使用的真正名称，包含包名和类名，其他还有getSimpleName()和getPackage()方法等，分别代表返回不包含包名和只包含包名的信息：

（2）直接获取某一个对象的class

Class<Date> cls = Date.class;

获取Class对象如果提前知道了类名，不一定需要实例对象，可以使用<类名>.class获取Class对象。

（3）调用某个对象的getClass()方法

StringBuilder str = new StringBuilder("123");
Class<?> cls = str.getClass();

所有类的根父类Object有一个方法 public final native Class<?> getClass() ，可以获取对象的Class对象。Class是一个泛型类，使用getClass()方法时并不知道返回的具体类是什么类型，因此返回Class<?>。问号"?"代表类型的实参，不是类型形参，其代表所有类型的父类，是一种实际的参数。

b.动态创建对象，主要有两种方法

（1）可以使用cls.newInstance()方法创建对象，相当如使用无参构造器创建了对象。

  Object obj=cls.newInstance()

  特点：动态创建对象；可以创建任何对象；cls对应的类必须有无参数构造器，如果没有将抛出异常,(一般符合javabean规范的类都有无参数构造器)

（2）使用cls.getConstructor()方法得到Constructor对象，然后使用Constructor.getInstance()方法获取对象，这个构造器可以传入参数，是跟第一种主要的区别。

在上述main方法中加上如下代码获取对象，注释的部分是通过带参数的构造器创建对象：

        //动态创建对象
        //1 使用cls.newInstance()来获取对象，使用无参数构造器
        Object obj=cls.newInstance();
        System.out.println("---------------对象信息---------------");
        System.out.println(obj);
        //2 使用cons.newInstance()获取对象，使用特定的构造器
//        Constructor cons=cls.getConstructor(String.class);
//        Object obj=cons.newInstance("clyang");
//        System.out.println(obj);

同样控制台使用Test.Foo类进行测试，输出结果为：

c.反射可以查找类中的方法

可以返回类中声明的全部方法信息，eclipse开发工具中，当得到一个对象后，可以通过输入点，就可以列出对象里所有的方法，其实也是用的反射机制。如Foo foo=new Foo()，当输入foo.时，"foo."后面会列出一堆方法和属性信息，其实就是在点了后，java获得了foo，然后获取到了类名，通过java反射得到这个类下的方法和属性，然后将其输出到界面，列出来展示给开发人员。

（1）getDeclaredMethods()

在上述main方法中加上如下代码获取所有声明的方法，使用getDeclaredMethods()方法返回类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法：

        //动态检查类中声明的方法信息
        Method[] method=cls.getDeclaredMethods();//返回所有private,public,protected等修饰的方法
        System.out.println("---------------方法信息---------------");
        for(Method m:method) {
            System.out.println(m);//输出方法信息
        }

同样使用Test.Foo类进行测试，控制台输出结果为：

（2）getMethods()

方法返回某个类的所有公用（public）方法，包括其继承类的公用方法.

（3）getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)

方法返回一个特定的方法，其中第一个参数为方法名称，后面的参数为方法的参数对应Class的对象

d.动态执行方法

（1） 需要在动态创建对象后再动态执行方法

Object obj=cls.newInstance();//动态创建对象

（2）找到对象对应的类型方法信息，方法信息在类上查找

method m=cls.getDeclaredMethod(name);//找到对象对应类cls中的方法信息

（3）接下来就可以调用方法了

m.invoke(obj);//字面意思是，m方法调用了obj，个人猜测是m方法唤醒了obj，然后底层调用了obj.m()方法。

        //动态调用方法
        System.out.println("请输入方法名");
        String methodName=scan.nextLine();
        Method m=cls.getDeclaredMethod(methodName);
        //如果想让private方法也能被调用，需要加上
        System.out.println("---------------动态执行方法---------------");
        m.setAccessible(true);
        Object o=m.invoke(obj);
        System.out.println(o);

同样使用Test.Foo类进行测试，测试执行hello方法，控制台输出结果为：

e.反射也可以查找类中的属性

（1）getDeclaredFields()

可以返回类所有已声明的成员变量，但不能得到其父类的成员变量，Field[] field=cls.getDeclaredField()。

        //返回类的所有成员变量
        Field[] fields=cls.getDeclaredFields();
        System.out.println("---------------属性信息---------------");
        for(Field f:fields) {
        System.out.println(f);
        }

同样使用Test.Foo类进行测试，控制台输出结果可以看出私有的成员变量也可以得到：

（2）getField

访问共有的成员变量。

f.反射可以获取类中的构造器

可以获取类中所有声明的构造器，Constructor[] constructor=cls.getDeclaredConstructors();

        //返回类中声明的构造器
        Constructor[] constructor=cls.getDeclaredConstructors();
        System.out.println("---------------构造器信息---------------");
        for(Constructor c:constructor) {
            System.out.println(c);
        }

同样控制台使用Test.Foo类进行测试，输出结果为：

发现输出的是默认构造器方法，因为在Foo类中，没有写构造器，因此创建对象时默认调用了无参数构造器。

g.反射的用途

（1）Eclipse快捷菜单使用了反射，利用反射发现类的属性和方法

（2）Spring利用了反射：动态加载类，动态创建bean，动态注入属性，包括私有属性注入，动态解析注解

（3）Mybatis利用了反射，查询时候，动态将查询结果利用反射注入到bean并返回

（4）Junit使用了反射

（5）注解的解析使用了反射

（6）Servlet调用使用了反射

总结

反射内容非常复杂，现在只是学习如何基本的使用，具体底层的实现，invoke方法的原理，还需要后续学习补充。

参考博客：https://www.sczyh30.com/posts/Java/java-reflection-1/#%E4%B8%80%E3%80%81%E5%9B%9E%E9%A1%BE%EF%BC%9A%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF%E5%8F%8D%E5%B0%84%EF%BC%9F

参考博文：https://www.cnblogs.com/coprince/p/8603492.html

参考书籍：《Java编程的逻辑》