Java中的反射（Reflection）

1.在开始了解反射之前，首先了解一下静态语言和动态语言

动态语言

动态语言是一类运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数，对象，甚至时代码，已有的函数可以被删除或者是其他结构上的变化，也就是说在代码运行时可以根据某些条件改变自身结构。
动态语言有：C# , javaScript , PHP , Python等

静态语言

所谓静态语言就是运行时结构不可改变的语言就是静态语言，如Java，C , C++
Java可以被称之为准动态语言，即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性，Java的动态性可以让编程更加灵活。

反射(Reflection)

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
加载完类之后就会在堆内存中产生一个 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。形象的比喻就是这个对象就是一面镜子，我们可以用过这面镜子看到类的结构，所以称之为“反射”

正常方式 ： 引入需要的“包类”的名称--->通过new实例化--->获得实例化对象
反射方式：  实例化对象--->getClass()方法--->得到完整的“包类”的名称

2.Class类

对象在反射之后可以得到类的信息有：某个类的属性，方法和构造器，某个类到底实现了那些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class对象。一个Class对象包含了特定某个结构的有关信息。

Class本身也是一个类
Class对象只能由系统建立对象
一个加载的类在JVM中只会由一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会知道自己是由哪一个Class实例所生成
通过Class可以完整的得到一个类中的所有被加载的结构
Class是Reflection的根源，针对任何想动态加载，运行的类，只有先获得相对应的Class对象才可以

3.类的加载过程

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

所谓加载就是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象，任何类被使用时系统都会建立一个Class对象。

链接

验证：确保加载的类的信息符合JVM规范，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：把类中的符号引用转换为直接引用

初始化

执行类构造器
初始化类，当其父类没有初始化，就先初始化其父类

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        B a = new B();
        System.out.println(B.m);
    }
    /*
    1.加载到内存，会产生一个Class对象(一个对象在内存中只有一个Class对象)
    2，链接：连接后m = 0
    3.初始化
        <clinit>(){
             System.out.println("B类的静态代码块");
             m = 300;
             m = 100;
        }
        m = 100;
     */

}
class B{
    static {
        System.out.println("B类的静态代码块");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    public B(){
        System.out.println("B类的无参构造");
    }
}

4.类的初始化时机

1.类的主动引用（一定会发生类的初始化）
- 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
- new一个类的对象
- 调用类的静态成员和静态方法
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
- 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则会先初始化其父类

2.类的被动引用（不会发生类的初始化）
- 当通过子类引用访问父类的静态变量，不会导致子类初始化
- 通过数组定义类的引用，不会触发此类的初始化
- 引用常量不会发生此类的初始化，因为常量在链接阶段就进入类的常量池中

import java.net.Socket;

//测试类的初始化
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.主动引用
        Son son = new Son();
        System.out.println(son.m);
        //2.反射也会产生主动引用
        Class c1 = Class.forName("ClassLoder.Son");
        //3.被动加载，通过子类引用父类的静态变量不会导致子类初始化
        System.out.println(Son.b);
        //4.被动加载
        Son[] sons = new Son[5];//只是在堆内存开辟了一个空间
        //5.被动加载
        System.out.println(Son.M);//这个M在常量池中，在类加载的时候就已经好了

    }

}
class Father{
    static int b = 101;
    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}
class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
         m = 100;
    }
    static int m = 200;
    static final int M = 10;
}

5.类加载器的作用

类加载器的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

类加载器的分类

根类加载器（Bootstrap ClassLoader）：也被称之为引导类加载器，负责Java核心类的加载，例如System，String等，在JDK中JRE的lib目录下的rt.jar文件中。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责JRE的扩展目录中jar包的加载，在JDK中JRE的lib目录下的ext目录
-系统类加载器（ysetm ClassLoader）：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。

//测试ClassLoder
public class Test3 {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        //1.获得系统类加载器（用户加载器）
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        //2.获得系统类加载器的父类--->扩展类加载器
        ClassLoader parent = ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
        System.out.println(parent);
        //3.获得扩展类加载器的父类-->根加载器
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //4.测试当前类是那个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("ClassLoder.Test3").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //5.获得Object类是那个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);
        //6.获得系统类加载器可以加载的路径
        String property = System.getProperty("java.class.path");//这个是固定写法
        System.out.println(property);
    }
}

6.获取Class对象的三种方式

通过new对象获得Class对象
通过forname：包名+类名
通过Class类中的一个静态方法（通过类的静态成员变量class获得）
只有默认的八大基本类型才有的方法
获得父类的类型

  Person person = new Person();
        //1.通过对象获得class对象
        Class c1 = person.getClass();
        //2.通过forname：包名+类名
        Class c2 = Class.forName("Reflection.Person");
        //3.通过类的静态成员变量class获得
        Class c3 = Student.class;
        //4著有默认的八大基本类型才有的方法
        Class c4 = Integer.TYPE;
        //5.获得父类的类型
        Class c5 = person.getClass();
        Class c6 = c5.getSuperclass();

获得的所有类的class对象及其区别

  Class  c1 = Object.class;//类
        Class  c2 = Comparable.class;//接口
        Class  c3 =  String[].class;//字符串数组
        Class  c4 = int[][].class;//二维数组
        Class  c5 = int[].class;//int数组
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        Class c6 =a.getClass();
        Class c7 =b.getClass();

结论：数组类型相同的情况下，同一个纬度，只有一个class对象

7.通过反射获得类的信息

获得类的信息

获得类的属性
获得类的方法
获得类的名字

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//获得类的信息
//1.获得类的属性
//2.获得类的方法
//3.获得类的名字
@SuppressWarnings("all")
public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws
            ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {

        Class c1 = Class.forName("java.lang.String");

        //获得名字
        System.out.println("*****************************************************");
        System.out.println(c1.getName()); //获得类的名字 : 包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); // 类名


        //获得属性
        System.out.println("*****************************************************");
        Field[] fields = c1.getFields();  //只能获得类的public属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        Field[] declaredFields = c1.getDeclaredFields();  //获得类的全部属性

        for (Field field : declaredFields) {
            System.out.println(field);
        }
        
        Field name = c1.getDeclaredField("name");  //获得指定属性的值
        System.out.println(name);
        
        //获得方法
        System.out.println("*****************************************************");
        Method[] methods = c1.getMethods();  //获得本类及其父类的所有public方法

        for (Method method : methods) {
            System.out.println("默认:"+method);
        }


        methods = c1.getDeclaredMethods();  //获得本类的全部方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("Declared:"+method);
        }

        //重载 , 如果只知道方法的名字 , 是找不到具体的方法的
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName",String.class);

        //获得构造器
        System.out.println("*****************************************************");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        
        Constructor constructor = c1.getConstructor(null);  //无参构造
        System.out.println("指定:"+constructor);
        constructor = c1.getConstructor(String.class,int.class,int.class);  //获得有参构造
        System.out.println("指定:"+constructor);

    }
}

8.动态构造对象，调用方法


import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//动态构造对象，调用方法
public class MyTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.通过动态调用构造方法，构造对象
        Class c1 = Class.forName("Reflection1.Student");
        Student student = (Student) c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
        System.out.println(student);//Student{age=0, id=0, name='null'}

        //2.通过有参构造创建对象
        Constructor<Student> constructor = (Constructor<Student>) c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        Student student1 = constructor.newInstance("张三", 23, 001);

        //3.通过反射调用普通方法
        Student student2 = (Student) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method method = c1.getDeclaredMethod("setAge", int.class);
        //invoke激活的意思
        //invoke（对象，方法的值）
        method.invoke(student2,20);

        //4.通过反射操作操作属性
        Student student3 = (Student) c1.newInstance();
        //获取name属性
        Field field = c1.getDeclaredField("name");
        //不能直接操作私有属性，需要关闭程序的安全检测
        field.setAccessible(true);//关闭访问权限，默认是false，可以访问私有的
        //字段设置值（对象，值）
        field.set(student3,"李四");
        field.set(student3,3);
    }
}

9.反射获取泛型

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

//测试反射获取泛型
public class Mytest2 {
    //带有泛型参数的方法
    public void test1(Map<String ,Student>map,List<Student>list){
        System.out.println("test1");
    }
    public Map<String ,Student>test2(){
        System.out.println("test2");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获得参数化类型
        Method method = Mytest2.class.getMethod("test1", Map.class, List.class);
        Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type type : types) {
            System.out.println("**"+type);
            if (type instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        System.out.println("**************");
        //获得返回值类型
        method = Mytest2.class.getMethod("test2", null);
        Type type = method.getGenericReturnType();
        if (type instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

10.反射获取注解

import javax.management.StringValueExp;
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

//通过反射操作注解
//getAnnotations
//getAnnotation
public class Mytest3 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class  c1 = Class.forName("Reflection1.Student1");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);//运行结果：@Reflection1.Myannotation(value=db_student)
        }
        //获得注解的value值
        Annotation annotation =(Myannotation) c1.getAnnotation(Myannotation.class);
        String value = ((Myannotation) annotation).value();
        System.out.println(value);//结果为：db_student
        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        Filed annotation1 = name.getAnnotation(Filed.class);
        System.out.println(annotation1.colum());
        System.out.println(annotation1.length());
        System.out.println(annotation1.type());
    }
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Myannotation{
    String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Filed{
    String colum();
    String type();
    int length();
}
@Myannotation("db_student")
class Student1{
    @Filed(colum = "id",type = "int",length = 12)
    private int id;
    @Filed(colum = "age",type = "int",length = 12)
    private int age;
    @Filed(colum = "name",type = "varchar",length = 12)
    private String name;

    public Student1() {
    }

    public Student1(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Student1{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}