day42-反射01
Java反射01
1.反射(reflection)機制
1.1反射機制問題
一個需求引出反射
請看下面問題：
- 根據配置檔案 re.properties 指定資訊，建立Cat物件並呼叫方法hi
classfullpath=li.reflection.Cat method=hi
使用現有的技術，你能做的到嗎？
-
這樣的需求在學習框架時特別多，即通過外部檔案配置，在不修改原始碼的情況下來控制程式，也符合設計模式的ocp原則（開閉原則）
開閉原則：不修改原始碼，擴充套件功能
例子：
re.properties:
classfullpath=li.reflection.Cat method=cry
Cat:
package li.reflection;
public class Cat {
private String name = "招財貓";
public void hi() {
System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {
System.out.println(name + " cry");
}
}
ReflectionQuestion:
package li.reflection;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
public class ReflectionQuestion {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
//根據配置檔案 re.properties 指定資訊，建立Cat物件 並呼叫方法hi
//1.傳統方法 new 物件 -->呼叫方法
//Cat cat = new Cat();
//cat.hi();
//2.嘗試使用讀取檔案的方法
//2.1使用properties類，可以讀寫配置檔案
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpatch = properties.get("classfullpath").toString();
String methodName = properties.get("method").toString();
System.out.println("classfullpath" + classfullpatch);
System.out.println("method" + methodName);
//2.2建立物件
//使用傳統的方法行不通
//3.使用反射機制解決
//3.1載入類,返回一個Class型別的物件cls（這裡的Class就是一個類，他的類名就叫Class）
Class cls = Class.forName(classfullpatch);
//3.2通過cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的一個物件例項
Object o = cls.newInstance();
System.out.println("o的執行型別=" + o.getClass());//o的執行型別
//3.3通過 cls 得你載入的類 li.reflection.Cat 的methodName"hi" 的方法物件
// 即：在反射機制中，可以把方法視為一個物件（萬物皆物件）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
//3.4通過 method1 呼叫方法：即通過方法物件來實現呼叫方法
System.out.println("========");
method1.invoke(o);//傳統方法： 物件.方法() , 反射機制：方法.invoke(物件)
//意義在與反射機制可以通過不求該原始碼就完成功能的拓展
/**
* 例如，在Cat類中有兩個方法，hi()和cry()，現在要求將呼叫用的hi方法改為呼叫cry方法，
* 這時候只需要在配置檔案re.properties中修改引用的方法名即可
* 不需像想傳統方法一樣，需要在原始碼中修改
*/
}
}
1.2反射機制
1.2.1Java Reflection
- 反射機制允許程式在執行期間藉助於Reflection API取得任何類的內部資訊（比如成員變數，構造器，成員方法等等），並能夠操作物件的屬性以及方法。反射在設計模式和框架底層都會用到
- 載入完類之後，在堆中就產生了一個Class型別的物件（一個類只有一個Class物件），這個物件包含了類的完整結構資訊。通過這個物件得到類的結構。這個Class物件就像一面鏡子，透過這個鏡子看到了的結構，所以形象地稱之為：反射
例如：一個Person型別的例項物件叫 p
則 p 物件 - -> 型別 Person類
Class 物件 cls --> 型別 Class 類（這個類的名字就叫Class）
1.2.2Java反射機制原理圖
- Java反射機制可以完成
- 在執行時判斷任意一個物件所屬的類
- 在執行時構造任意一個類的物件
- 在執行時得到任意一個類所具有的成員變數和方法
- 在執行時呼叫任意一個物件的成員變數和方法
- 生成動態代理
1.2.3反射相關類
反射相關的主要類:
- java.lang.Class：代表一個類，Class物件表示某個類載入過後在堆中的物件
- java.lang.reflect.Method：表示類的方法（Method物件表示某個類的方法）
- java.lang.reflect.Field：表示類的成員變數（Field物件表示某個類的成員變數）
- java.lang.reflect.Constructor：表示類的構造方法（Constructor物件表示某個類的構造器）
這些類在 java.lang.reflect
例子：
Cat：
package li.reflection;
public class Cat {
private String name = "招財貓";
public int age = 10;
public Cat() {
}//無參構造器
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void hi() {
System.out.println("hi " + name);
}
public void cry() {
System.out.println(name + " cry");
}
}
re.properties:
classfullpath=li.reflection.Cat method=hi
Reflection01：
package li.reflection;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;
public class Reflection01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//使用properties類，讀寫配置檔案
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpatch = properties.get("classfullpath").toString();
String methodName = properties.get("method").toString();
System.out.println("classfullpath" + classfullpatch);
System.out.println("method" + methodName);
//反射機制
//1.載入類,返回一個Class型別的物件cls（這裡的Class就是一個類，他的類名就叫Class）
Class cls = Class.forName(classfullpatch);
//通過cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的一個物件例項
Object o = cls.newInstance();
System.out.println("o的執行型別=" + o.getClass());//o的執行型別
//2.通過 cls得到載入的類 li.reflection.Cat 的methodName"hi" 的方法物件
// 即：在反射機制中，可以把方法視為一個物件（萬物皆物件）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
//通過 method1 呼叫方法：即通過方法物件來實現呼叫方法
System.out.println("========");
method1.invoke(o);//傳統方法： 物件.方法() , 反射機制：方法.invoke(物件)
//3.java.lang.reflect.Field：表示類的成員變數（Field物件表示某個類的成員變數）
//得到name欄位
//getField不能得到私有的屬性
Field nameField = cls.getField("age");
System.out.println(nameField.get(o));//傳統方法：物件.成員變數 ， 反射：成員變數的物件.get(物件)
//4.java.lang.reflect.Constructor：表示類的構造方法（Constructor物件表示某個類的構造器）
Constructor constructor1 = cls.getConstructor();//()中可以指定構造器的型別，這裡返回無參構造器
System.out.println(constructor1);//Cat()
Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class);//這裡傳入的String.class 就是String類的Class物件
System.out.println(constructor2);//Cat(String name)
}
}
1.2.4反射優點和缺點
- 優點：可以動態地建立和使用物件（也是底層框架的核心），使用靈活，沒有反射機制，框架技術就失去底層支撐。
- 缺點：使用反射機制基本是解釋執行，對執行速度有影響
- 呼叫反射優化-關閉訪問檢查
- Method和Field、Constructor物件都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是啟動和禁用服務安全檢查的開關
- 引數值為true表示 反射的物件在使用時 取消訪問檢查，提高反射效率。引數值為false則表示反射的物件執行訪問檢查
例子：測試反射呼叫的效能 和優化方案
package li.reflection;
import java.lang.reflect.Method;
//測試反射呼叫的效能 和 優化方案
public class Reflection02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
m1();
m2();
m3();
}
//傳統方法，呼叫hi
public static void m1() {
Cat cat = new Cat();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
cat.hi();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m1() 耗時=" + (end - start));
}
//反射機制呼叫hi
public static void m2() throws Exception {
//拿到Cat類的Class物件
Class cls = Class.forName("li.reflection.Cat");//這裡為了方便，就不讀檔案了
//構造Cat類的物件
Object o = cls.newInstance();
//得到Cat類的成員方法
Method hi = cls.getMethod("hi");
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
hi.invoke(o);//反射機制呼叫方法
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m2() 耗時=" + (end - start));
}
//反射呼叫優化
public static void m3() throws Exception {
//拿到Cat類的Class物件
Class cls = Class.forName("li.reflection.Cat");//這裡為了方便，就不讀檔案了
//構造Cat類的物件
Object o = cls.newInstance();
//得到Cat類的成員方法
Method hi = cls.getMethod("hi");
hi.setAccessible(true);//在反射呼叫方法時，取消訪問檢查
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
hi.invoke(o);//反射機制呼叫方法
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("m3()反射呼叫優化耗時=" + (end - start));
}
}
2.Class類
2.1基本介紹
-
Class類也是類，因此也繼承Object類
-
Class類物件不是new出來的，而是系統建立的
-
對於某個類的Class類物件，在記憶體中只有一份，因為類只加載一次
-
每個類的例項都會記得自己是由哪個Class例項所生成
-
通過Class物件可以得到一個類的完整結構（通過一系列API）
-
Class物件是存放在堆的
-
類的位元組碼二進位制資料，是放在方法區的，有的地方稱為類的元資料（包括 方法程式碼，變數名，方法名，訪問許可權等）
當我們載入完類之後，除了會在堆裡生成一個Class類物件，還會在方法區生成一個類的位元組碼二進位制資料（元資料）
例子：
package li.reflection.class_;
import li.reflection.Cat;
//對Class類的特點的梳理
public class Class01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//1.Class類物件不是new出來的，而是系統建立的
//1.1.傳統的 new物件
/**通過ClassLoader類中的loadClass方法：
* public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
* return loadClass(name, false);
* }
*/
//Cat cat = new Cat();
//1.2反射的方式
/**在這裡debug，需要先將上面的Cat cat = new Cat();註釋掉，因為同一個類只加載一次，否則看不到loadClass方法
* （這裡也驗證了：3.對於某個類的Class類物件，在記憶體中只有一份，因為類只加載一次）
* 仍然是通過 ClassLoader類的loadClass方法載入 Cat類的 Class物件
* public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
* return loadClass(name, false);
* }
*/
Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat");
//2.對於某個類的Class類物件，在記憶體中只有一份，因為類只加載一次
Class cls2 = Class.forName("li.reflection.Cat");
//這裡輸出的hashCode是相同的，說明cls1和cls2是同一個Class類物件
System.out.println(cls1.hashCode());//1554874502
System.out.println(cls2.hashCode());//1554874502
}
}
Class類物件不是new出來的，而是系統建立的：
- 在
Cat cat = new Cat();處打上斷點，點選force step into，可以看到
- 註釋
Cat cat = new Cat();，在Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat");處打上斷點，可以看到 仍然是通過 ClassLoader類載入 Cat類的 Class對
2.2Class類常用方法
public static Class<?> forName(String className)//傳入完整的“包.類”名稱例項化Class物件
public Constructor[] getContructors() //得到一個類的全部的構造方法
public Field[] getDeclaredFields()//得到本類中單獨定義的全部屬性
public Field[] getFields()//得到本類繼承而來的全部屬性
public Method[] getMethods()//得到一個類的全部方法
public Method getMethod(String name,Class..parameterType)//返回一個Method物件，並設定一個方法中的所有引數型別
public Class[] getInterfaces() //得到一個類中鎖實現的全部介面
public String getName() //得到一個類完整的“包.類”名稱
public Package getPackage() //得到一個類的包
public Class getSuperclass() //得到一個類的父類
public Object newInstance() //根據Class定義的類例項化物件
public Class<?> getComponentType() //返回表示陣列型別的Class
public boolean isArray() //判斷此class是否是一個數組
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