Java反射机制——类的加载方法，创建对象，获取方法以及结构

喜欢ヅ旅行 2023-03-13 03:47 5阅读 0赞

**目录**

一、java反射机制概述

1.是什么？

2.反射中类的加载

3.创建类的对象几种方式

二、获取运行时类的完整结构

三、调用运行时类的指定结构

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## 一、java反射机制概述 ##

Reflection （反射）被视为动态语言的关键，为什么这么说呢，是因为它在运行时就确定下来了。反射机制允许程序在执行期间借助于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。

**框架=反射+注解+设计模式**

### 1.是什么？ ###

加载完类之后，在堆内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，我们形象称之为：反射。

### 2.反射中类的加载 ###

**2.1.1 加载**

什么是类的加载呢？类的加载就是将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，也就是说当程序使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象，创建对象是则系统会通过加载、连接、初始化这三个步骤对该类进行初始化。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**2.1.2 类加载的过程**

程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件（.class结尾），接着我们使用java.exe命令对某些字节码文件进行解释运行，相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程就称为类的加载。加载到内存中的类，我们就称为运行时的类，此运行时类，就作为Class的一个实例。

加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间，在此时间内，我们可以通过的方式来获取此运行时的类。

**2.1.3获取Class实例的几种方式：（前三种方式需要掌握）**

方式一：调用运行时类的属性：.class

Class clazz1 = Person.class;
          System.out.println(clazz1);

方式二：通过运行时类的对象,调用getClass()

Person p1 = new Person();
            Class clazz2 = p1.getClass();
            System.out.println(clazz2);

方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)

Class clazz3 = Class.forName("com.atguigu.java.Person");
            //clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
            System.out.println(clazz3); 
    
            System.out.println(clazz1 == clazz2);
            System.out.println(clazz1 == clazz3);

方式四：使用类的加载器：ClassLoader  (了解)

ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
            Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.atguigu.java.Person");
            System.out.println(clazz4);
    
            System.out.println(clazz1 == clazz4);

![20200510210354177.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**2.2****连接**

类被加载之后，系统会为之生成一个Class对象，接着会进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类的连接又分为下面三个阶段：

*  验证：确保被加载类的正确性
 *  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：将类中的符号引用替换为直接引用

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**2.3类的加载器**

**![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]**

类加载器负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象。类加载器负责加载所有的类，系统为所有加载到内存中的类生成一个java.lang.Class 的实例。

**2.3.1类加载器的组成**

*  Bootstrap ClassLoader 根类加载器 ： 也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载，比如System类，在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中的类
 *  Extension ClassLoader 扩展类加载器 ： 负责JRE的扩展目录中jar包的加载，在JDK中JRE的lib目录下ext目录System ClassLoader

系统类加载器 ： 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，主要是我们开发者自己写的类。![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]2.3.2

**2.3.2类加载器的作用**

将class文集爱你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的数据结构，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。

类缓存：标准的javaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间，不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

**3.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

**4.相关的API**

java.lang.Class:反射的源头
    java.lang.reflect.Method
    java.lang.reflect.Field
    java.lang.reflect.Constructor

### 3.创建类的对象几种方式 ###

*  方式一：new+构造器
 *  方式二：要创建Xxx类的对象。
 *  方式三：通过反射

3.1 代码举例

Class<Person> clazz=Person.class;
    
    Person obj=clazz.newInstance();
    
    System.out.println(obj);

3.2 说明

newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参的构造器。

①要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：

*  运行时类必须提供空参的构造器
 *  空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public。

②在javabean中要求提供一个public的空参构造器。原因：

*  便于通过反射，创建运行时类的对象
 *  便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类此构造器

## 二、获取运行时类的完整结构 ##

通过反射，获取对应的运行时类中所有的属性、方法、构造器、父类、接口、父类的泛型、包、注解、异常等

典型代码：

@Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;
        //获取属性结构
        //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
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for(Field f : fields){
            System.out.println(f);
        }
        System.out.println();
    
        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所属性。（不包含父类中声明的属性
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            System.out.println(f);
        }
    }
    
    
    @Test
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;
        //getMethods():获取当前运行时类及其所父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println();
        //getDeclaredMethods():获取当前运行时类中声明的所方法。（不包含父类中声明的方法
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m : declaredMethods){
            System.out.println(m);
        }
    }
    
    
        /*
        获取构造器结构
         */
    
        @Test
        public void test1(){
            Class clazz = Person.class;
            //getConstructors():获取当前运行时类中声明为public的构造器
            Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
            for(Constructor c : constructors){
                System.out.println(c);
            }
    
    
            System.out.println();
            //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所的构造器
            Constructor[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
           for(Constructor c : declaredConstructors){
                System.out.println(c);
            }
        }
    
        /*
        获取运行时类的父类
         */
        @Test
        public void test2(){
            Class clazz = Person.class;
            Class superclass = clazz.getSuperclass();
            System.out.println(superclass);
        }
    
        /*
        获取运行时类的带泛型的父类
         */
        @Test
        public void test3(){
            Class clazz = Person.class;
            Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
            System.out.println(genericSuperclass);
        }
    
        /*
        获取运行时类的带泛型的父类的泛型
        代码：逻辑性代码  vs 功能性代码
         */
    
        @Test
        public void test4(){
            Class clazz = Person.class;
            Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
           ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericSuperclass;
    
            //获取泛型类型
            Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
    //        System.out.println(actualTypeArguments[0].getTypeName());
            System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
        }
    
    
    
        /*
        获取运行时类实现的接口
         */
    
        @Test
        public void test5(){
            Class clazz = Person.class;
            Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
            for(Class c : interfaces){
                System.out.println(c);
            }
            System.out.println();
    
            //获取运行时类的父类实现的接口
            Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
            for(Class c : interfaces1){
                System.out.println(c);
            }
        }
    
        /*
            获取运行时类所在的包
         */
    
        @Test
        public void test6(){
            Class clazz = Person.class;
            Package pack = clazz.getPackage();
            System.out.println(pack);
        }
    
        /*
            获取运行时类声明的注解
         */
    
        @Test
        public void test7(){
            Class clazz = Person.class;
            Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
            for(Annotation annos : annotations){
                System.out.println(annos);
            }
        }

## 三、调用运行时类的指定结构 ##

调用指定的属性：
    @Test
    public void testField1() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;
    
        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();
        //1. getDeclaredField(String fieldName):获取运行时类中指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
    
        //2.保证当前属性是可访问的
         name.setAccessible(true);
        //3.获取、设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");
        System.out.println(name.get(p));
    }

调用指定的方法：

@Test
        public void testMethod() throws Exception {
            Class clazz = Person.class;
    
            //创建运行时类的对象
            Person p = (Person) clazz.newInstance();
            /*
    
            1.获取指定的某个方法
            getDeclaredMethod():参数1 ：指明获取的方法的名称  参数2：指明获取的方法的形参列表
             */
            Method show = clazz.getDeclaredMethod("show", String.class);
            //2.保证当前方法是可访问的
            show.setAccessible(true);
    
    
            /*
            3. 调用方法的invoke():参数1：方法的调用者  参数2：给方法形参赋值的实参
            invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值。
             */
            Object returnValue = show.invoke(p,"CHN"); //String nation = p.show("CHN");
            System.out.println(returnValue);
            System.out.println("*************如何调用静态方法*****************");
            // private static void showDesc()
    
            Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
            showDesc.setAccessible(true);
            //如果调用的运行时类中的方法没返回值，则此invoke()返回null
    //        Object returnVal = showDesc.invoke(null);
              Object returnVal = showDesc.invoke(Person.class);
              System.out.println(returnVal);//null
        }

调用指定的构造器：

@Test
    public void testConstructor() throws Exception {
         Class clazz = Person.class;
        //private Person(String name)
    
        /*
        1.获取指定的构造器
        getDeclaredConstructor():参数：指明构造器的参数列表
         */
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
    
        //2.保证此构造器是可访问的
        constructor.setAccessible(true);
    
        //3.调用此构造器创建运行时类的对象
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);
    }

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