黑马程序员——【Java高新技术】——反射机制

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一、概述

　　1、Java反射机制：是指“在运行状态中”，对于任意一个类，都能够知道这个类中的所有属性和方法；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。

　　2、Java反射机制主要提供了以下功能：

　　（1）在运行时，判断任意一个对象所属的类

　　（2）在运行时，构造任意一个类的对象

　　（3）在运行时，判断任意一个类所具有的成员变量和方法（通过反射实现）。

　　（4）在运行时，调用任意一个对象的方法（注意：前提都是在运行时，不是在编译时）

　　3、反射：是对类进行解剖，将Java类中的各种构成成分映射成相应的java类。

　　一个Java类中用一个Class类的对象来表示，一个类中的组成部分：成员变量，方法，构造方法，包等等信息也用一个个的Java类来表示。表示java类的Class类提供一系列的方法，来获得其中的变量，方法，构造方法，修饰符，包等，这些信息就是用相应类的实例对象来表示，它们是Field、Method、Contructor、Package等。

二、反射的基石——Class类

　　（一）概述

　　所有的类文件都有共同属性，所以可以向上抽取，把这些共性内容封装成一个类，这个类就叫Class。Class类中就包含属性有field（字段）、method（方法）、construction（构造函数）。

　　（二）Class和class的区别

　　　1、class：Java中的类用于描述一类事物的共性，该类事物有什么属性，没有什么属性，至于这个属性的值是什么，则由此类的实例对象确定，不同的实例对象有不同的属性值。

　　　2、Class：指的是Java程序中的各个Java类是属于同一类事物，都是Java程序的类，这些类称为Class。Class是Java程序中各个Java类的总称；它是反射的基石，通过Class类来使用反射。

　　（三）获取Class对象的三种方式：

　　　1、Object类中的getClass()方法（这种方式必须要明确具体的类，并创建对象，较麻烦），例如：

　　　　Person p = new Person();

　　　　Class clazz = p.getClass();

　　　2、通过任何数据类型都具备的一个静态属性.class来获取其对应的Class对象（这种方式相对简单，但是还是要明确用到类中的静态成员，不够扩展）。

　　　　Class clazz = Person.class;

　　　3、可以使用Class类中的forName()方法完成，扩展性更强（这种方式只要通过给定的类的“字符串名称”就可以获取该类对象，更为扩展）

　　　　String className = “包名.类名”;

　　　　Class clazz = Class.forName(className);

　　　　// * 如何产生空参对象？

　　　　Object obj = clazz.newInstance();

　　（四）基本的Class对象

　　　1、九个预定义的Class：

　　　（1）包括八种基本类型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）的字节码对象和一种返回值为void类型的void.class。

　　　（2）Integer.TYPE：表示基本类型 int 的 Class 实例，和int.class是相等的。基本数据类型的字节码都可以用与之对应的包装类中的TYPE常量表示

　　　2、只要是在源程序中出现的类型都有各自的Class实例对象，如int[].class。数组类型的Class实例对象，可以用Class.isArray()表示。

　　（五）Class类中的方法

　　　1、static Class forName(String className)：1、返回与给定字符串名的类或接口的相关联的Class对象。

　　　2、Class getClass()：返回的是Object运行时的类，即返回Class对象即字节码对象

　　　3、Constructor getConstructor()：返回Constructor对象，它反映此Class对象所表示的类的指定公共构造方法。

　　　4、Field getField(String name)：返回一个Field对象，它表示此Class对象所代表的类或接口的指定公共成员字段。

　　　5、Field[] getFields()：返回包含某些Field对象的数组，表示所代表类中的成员字段。

　　　6、Method getMethod(String name,Class… parameterTypes)：返回一个Method对象，它表示的是此Class对象所代表的类的指定公共成员方法。

　　　7、Method[] getMehtods()：返回一个包含某些Method对象的数组，是所代表的的类中的公共成员方法。

　　　8、String getName()：以String形式返回此Class对象所表示的实体名称。

　　　9、String getSuperclass()：返回此Class所表示的类的超类的名称

　　　10、boolean isArray()：判定此Class对象是否表示一个数组

　　　11、boolean isPrimitive()：判断指定的Class对象是否是一个基本类型。

　　　12、T newInstance()：创建此Class对象所表示的类的一个新实例。

　　（六）代码示例：

package cn.itheima;
class Person {
    private String name;
    public int age;
    public Person(){
        System.out.println("Person run");
    }
    public Person(String name,int age){
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public String toString(){
        return name+":"+age;
    }
}
public class ClassDemo{
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取类的全名称字符串
        String className = "cn.itheima.Person";
        
        // 获取Person类的Class对象
        Class clazz = Class.forName(className);

        // 通过newInstance方法获取类的无参构造函数实例
        Person p = (Person)clazz.newInstance();
    }
}

三、Constructor类

　　（一）概述

　　　Constructor代表某个类的一个构造方法。

　　（二）构造方法

　　　1、得到这个类的所有构造方法：例如：Constructor[] cons = Class.forName (“java.lang.String”) . getConstructors ();

　　　2、得到某一个构造方法：Constructor con = String.class.getConstructor (String.class , int.class);

　　（三）创建实例对象

　　　1、通常方式：String str = new String ( new StringBuffer(“abc”));

　　　2、反射方式：String str = (String) constructor.newInstance ( new StringBuffer (“abc”));

　　　注：

　　　（1）创建实例时newInstance方法中的参数列表必须与获取Constructor的方法getConstructor方法中的参数列表一致。

　　　（2）newInstance()：构造出一个实例对象，每调用一次就构造一个对象。

　　　（3）利用Constructor类来创建类实例的好处是可以指定构造函数，而Class类只能利用无参构造函数创建类实例对象。

　　（四）代码示例

package cn.itheima;
class Person {
    private String name;
    public int age;
    public Person(){
        System.out.println("Person run");
    }
    public Person(String name,int age){
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public String toString(){
        return name+":"+age;
    }
}
//通过Constructor对象来创建类实例方法
public static void ConstructorDemo() throws Exception{
    //获取Person类的Class对象
    String name = "cn.itheima.Person";
    Class clazz = Class.forName (name);
    //Class clazz = Person.class;
    //获取指定构造函数的类实例
    Constructor con = clazz.getConstructor (String.class , int.class);
    Person p = (Person) con.newInstance("lisi",30);
    System.out.println (p.toString());
}

四、Field类

　　（一）概述：Field类代表某个类中一个成员变量

　　（二）方法

　　　1、Field getField(String s)：只能获取公有和父类中公有

　　　2、Field getDeclaredField(String s)：获取该类中任意成员变量，包括私有

　　　3、setAccessible(ture)：//如果是私有字段，要先将该私有字段进行取消权限检查的能力。也称暴力访问。

　　　4、set(Object obj, Object value)：将指定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值。

　　　5、Object get(Object obj)：返回指定对象上Field表示的字段的值。

　　（三）代码示例

 1 package cn.itheima;
 2 class Person {
 3     private String name;
 4     public int age;
 5     public Person(){
 6         System.out.println("Person run");
 7     }
 8     public Person(String name,int age){
 9         this.age = age;
10         this.name = name;
11     }
12     public String toString(){
13         return name+":"+age;
14     }
15 }
16 //获取Person对象的成员变量
17 public static void getPersonField() throws Exception{
18 //如果想要给该变量赋值，必须先要有对象。
19     Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");
20     Person p = (Person)clazz.newInstance();
21     //获取所有的成员变量
22     Field[] fs = clazz.getFields();
23     for(Field f:fs){
24         System.out.println(f);
25     }
26     //获取指定的成员变量
27     Field fage = clazz.getField("age");
28     Field fname = clazz.getDeclaredField("name");
29     //显示改变后的值
30     fage.set(p, 20);
31     System.out.println(fage.get(p));
32     //暴力访问私有变量
33     fname.setAccessible(true);
34     fname.set(p, "zhangsan");
35     System.out.println(fname.get(p));
36 }

五、Method类

　　（一）概述：Method类代表某个类中成员方法。调用某个对象身上的方法，要先得到方法，再针对某个对象调用。

　　（二）方法

　　　Method[] getMethods()：只获取公共和父类中的方法。

　　　Method[] getDeclaredMethods()：获取本类中包含私有。

　　　Method getMethod("方法名"，参数.class（如果是空参可以写null）);

　　　Object invoke(Object obj ,参数)：调用方法

　　　注：① invoke方法：如果底层是静态的，那么可以忽略指定的obj参数，填充为null。② 如果底层方法所需的“形式参数”为0，则所提供的args数组长度可以为0或null。

　　（三）获取类中方法

　　　1、通常方式：对象名.函数。如str.charAt(int index);

　　　2、反射方式：

　　　Method MethodCharAt = Class.forName(“java.lang.String”).getMethod(“charAt”,int.class);

　　　3、反射调用底层方法：charAtMethod.invoke(str, int index);

　　　说明：如果传递给Method对象的invoke()方法的第一个参数为null，说明Method对象对应的是一个静态方法

　　（四）代码应用示例

package cn.itheima;
class Person {
    private String name;
    public int age;
    public Person(){
        System.out.println("Person run");
    }
    public Person(String name,int age){
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public String toString(){
        return name+":"+age;
    }
}
public static void getPersonMethod() throws Exception{
    //如果想要获取方法，必须先要有对象。
    Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");
    //获取所有方法
    Method[] methods = clazz.getMethods();//只获取公共的和父类中的。
    //methods = clazz.getDeclaredMethods();//获取本类中所有的方法，包含私有。
    for(Method method : methods){
        System.out.println(method);
    }
    //获取单个方法
    Method me=clazz.getMethod("toString", null);
    Object returnVaule=me.invoke(p, null);
    System.out.println(returnVaule);
}

六、数组的反射

　　（一）概述

　　　1、具有相同维数和元素类型的数组属于同一个类型，具有相同的Class实例对象。数组字节码的名字：有[和数组对应类型的缩写，如int[]数组的名称为：[I

　　　2、基本类型的一维数组可以被当作Object类型使用，不能当作Object[]类型使用；非基本类型的一维数组，既可以当做Object类型使用，又可以当做Object[]类型使用。

　　　3、如何得到某个数组中的某个元素的类型?

　　　例如：Object[] obj=new Object[]{“ABC”,1};无法得到某个数组的具体类型，只能得到其中某个元素的类型，如：Obj[0].getClass().getName() 得到的是java.lang.String。

　　　4、Arrays.asList()方法，在处理int[]是String[]时，是不同的。它会将int[]整体作为一个对象元素存入list集合。而会将String[]数组中的每一个字符串元素当做对象存入list集合。

　　　5、Array工具类（java.lang.reflect.Array）用于完成对数组的反射操作，它提供了动态创建和访问Java数组的方法：如

　　　　 Array.getLength(Object obj);//获取数组的长度

 　　　　Array.get(Object obj,int x);//获取数组中的元素

　　（二）数组反射代码示例

 1 import java.lang.reflect.Array;
 2 import java.util.Arrays;
 3 public class ArrayReflect {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         int [] a1 = new int[]{1,2,3};
 6         int[][] a2 = new int[2][3];
 7         String [] a3 = new String[]{"a","b","c"};
 8         Object obj1 = a1;
 9         Object obj2 = a3;
10         Object obj3 = a4;
11         //Array工具类用于完成对数组的反射操作。如打印任意数值
12         printObject(a1);
13         printObject(a4);
14         printObject("abc");
15 }
16     //打印任意数值
17     private static void printObject(Object obj) {
18         Class clazz = obj.getClass();
19         //如果传入的是数组，则遍历
20         if(clazz.isArray()){
21             int len = Array.getLength(obj);//Array工具类获取数组长度方法
22             for(int x = 0;x<len;x++){
23                 System.out.println(Array.get(obj, x));//Array工具获取数组元素
24             }
25         }
26         else
27             System.out.println(obj);
28     }
29 }

七、反射的作用——实现框架功能

　　（一）概述

　　　1、框架：通过反射调用Java类的一种方式。框架如同地产商建造房子，门窗和空调等等内部装修都由用户自己安装。房子就是框架，用户需使用此框架，安好门窗等放入到房地产商提供的框架中。

　　　注：框架和工具类的区别在于工具类被用户类调用，而框架是调用用户提供的类。

　　　2、框架要解决的核心问题

　　　我们在写框架的时候，调用的类还未出现，那么框架无法知道要被调用的类名，所以在程序中无法直接new某个类的实例对象，而要通过反射来做。

　　（二）简单框架的创建步骤：

　　　1、创建一个配置文件，在Eclipse的java项目面板中：

　　　“右键”——“New”——选择“File“，file name命名为config.properties，然后写入配置信息。如className=java.util.ArrayList，等号右边是配置键，右边是值。

　　　2、代码实现，加载此文件：

　　　① 将文件读取到读取流中，要写出配置文件的路径(相对路径或绝对路径)。如：InputStream ips = new FileInputStream(“config.properties”);

　　　② 用Properties类的load()方法将流中的数据装载入集合。

　　　③ 关闭流资源：关闭的是读取流，因为流中的数据已经加载进内存。

　　　3、通过getProperty()方法获取className，即配置的值，也就是某个类名。

　　　4、用反射的方式，创建对象newInstance()。

　　　5、执行程序主体功能

八、类加载器方式管理资源和配置文件

　　（一）概述

　　　1、类加载器：是将.class的文件加载进内存，也可将普通文件中的信息加载进内存。

　　　2、文件的加载细节：

　　　（1）eclipse会将源程序中的所有.java文件编译成.class文件，然后放到classPath指定的目录中去。并且会将非.java文件原封不动的复制到.class指定的目录中去。在运行的时候，执行的是.class文件。

　　　（2）将配置文件放到.class文件目录中一同打包，类加载器就会一同加载。

　　　3、使用类加载器加载“资源文件“。

　　　（1）由类加载器ClassLoader来加载进内存，即用getClassLoader()方法获取类加载器，然后用类加载器的getResourceAsStream(String name)方法，将配置文件（资源文件）加载进内存。利用类加载器来加载配置文件，需把配置文件放置的包名一起写上。这种方式只有读取功能。

　　　（2）Class类也提供getResourceAsStream方法来加载资源文件，其实它内部就是调用了ClassLoader的方法。这时，配置文件是相对类文件的当前目录的，也就是说用这种方法，配置文件前面可以省略包名。

　　　如：类名.class.getResourceAsStream(“资源文件名”)

　　　4、配置文件的路径问题：

　　　（1）用绝对路径，通过getRealPath()方法运算出来具体的目录

　　　一般先得到用户自定义的总目录，在加上自己内部的路径。可以通过getRealPath()方法获取文件路径。对配置文件修改是需要要储存到配置文件中，那么就要得到它的绝对路径才行，因此，配置文件要放到程序的内部。

　　　（2）name的路径问题：

　　　　① 如果配置文件和classPath目录没关系，就必须写上绝对路径，

　　　　② 如果配置文件和classPath目录有关系，即在classPath目录中或在其子目录中（一般是资源文件夹resource），那么就得写相对路径，因为它自己了解自己属于哪个包，是相对于当前包而言的。

　　（二）代码示例

import java.io.InputStream;
import java.util.Collection;
import java.util.Properties;
class ClassLoaderDemo {
      public static void main(String[] args) throws Exception{        
        Properties props = new Properties();        
        InputStream ips = ClassLoaderDemo.class.getResourceAsStream ("/cn/itheima/day01/config.properties");
        props.load(ips);
        ips.close();

        String className = props.getProperty("className");
        Class clazz = Class.forName(className);

        Collection collection = (Collection)clazz.newInstance();
        
        collection.add("abc");
        collection.add("def");
        collection.add("ghk");
        collection.add("usa");

        System.out.println(collection.size());
    }
}

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