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【数据结构】反射

【数据结构】反射

🌷1 定义

Java的反射(reflection)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方法和属性, 既然能拿到那么,我们就可以修改部分类型信息;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射(reflection)机制。

🌷2 用途(了解)

⭐️1. 在日常的第三方应用开发过程中,经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放,这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
⭐️2. 反射最重要的用途就是开发各种通用框架, 比如在spring中,我们将所有的类Bean交给spring容器管理,无论是XML配置Bean还是注解配置,当我们从容器中获取Bean来依赖注入时,容器会读取配置,而配置中给的就是类的信息,spring根据这些信息,需要创建那些Bean,spring就动态的创建这些类。

🌷3 反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型:运行时类型(RTTI)和编译时类型,例如

Person p = new Student()

这句代码中p在编译时类型为Person,运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

🌷4 反射相关的类

类名 用途
Class类 代表类的实体,在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类 代表类的成员变量/类的属性
Method类 代表类的方法
Constructor类 代表类的构造方法

4.1 Class类(反射机制的起源)

Class帮助文档代表类的实体,在运行的Java应用程序中表示类和接口
Java文件被编译后,生成了.class文件,JVM此时就要去解读.class文件,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象,这个对象就是java.lang.Class。这样当程序在运行时,每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例,就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作,使得这个类成为一个动态的类。

Class类中的相关方法

⭐️常用获得类相关的方法

方法 用途
getClassLoader() 获得类的加载器
getDeclaredClasses() 返回一个数组,数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className) 根据类名返回类的对象
newInstance() 创建类的实例
getName() 获得类的完整路径名字

⭐️常用获得类中属性相关的方法

方法 用途
getField(String name) 获得某个公有的属性对象
getFields() 获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name) 获得某个属性对象
getDeclaredFields() 获得所有属性对象

⭐️获得类中注解相关的方法

方法 用途
getAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations() 返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass) 返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations() 返回该类所有的注解对象

⭐️获得类中构造器相关的方法

方法 用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors() 获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes) 获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors() 获得该类所有构造方法

⭐️获得类中方法相关的方法

方法 用途
getMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个公有的方法
getMethods() 获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class…<?> parameterTypes) 获得该类某个方法
getDeclaredMethods() 获得该类所有方法

4.2 反射示例

4.2.1 获得Class对象的三种方式

在反射之前,我们需要做的 第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象,然后通过Class对象的核心方法,达到反射的目的, 即: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方法和属性,既然能拿到那么,我们就可以修改部分类型信息。

第一种,使用 Class.forName(“类的全路径名”); 静态方法。
【前提】已明确类的全路径名。

Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");

第二种,使用 .class 方法。
【说明】仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class

Class<Student> cls2 = Student.class;

第三种,使用类对象的 getClass() 方法,

Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();

验证是否为同一个对象:

System.out.println(cls1 == cls2);//true
System.out.println(cls2 == cls3);//true

示例:
⭐️Student类

public class Student {private String name;public int age;public Student() {System.out.println("Student类的无参构造");}Student(String name) {System.out.println("Student的一个参数的有参构造");}private Student(String name,int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println("Student类的有参构造");}public void fun(int[] arr) {System.out.println("public权限的成员方法 fun");}private String getName() {return this.name;}public static void test() {System.out.println("Student的静态方法test");}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\\'' +", age=" + age +'}';}
}

⭐️reflectTest类

public class reflectTest {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.要用反射操作某个类,先获取该类的class对象// 获取Class对象的三种方式(获取的都是同一个东西)Class<Student> cls1 = (Class<Student>) Class.forName("reflect.Student");Class<Student> cls2 = Student.class;Class<Student> cls3 = (Class<Student>) new Student().getClass();System.out.println(cls1 == cls2);//trueSystem.out.println(cls2 == cls3);//true//        一个类只有一个class对象,所以当使用classStudent时,再使用cls2会报错Class<?> classStudent = Class.forName("Student");Field field = classStudent.getDeclaredField("name");field.setAccessible(true);Field field2 = cls2.getDeclaredField("name");System.out.println(field2);}
}

4.2.2 反射的使用

接下来我们开始使用反射,我们依旧反射上面的Student类,把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解。
【注意】所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面

⭐️反射使用1:产生对象

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;public class reflectTest {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.要用反射操作某个类,先获取该类的class对象
//        一般只知道这个类Class<Student> cls2 = Student.class;//        反射应用1:产生对象
//         通过反射产生Student类的对象Constructor<Student>[] constructors = (Constructor<Student>[]) cls2.getDeclaredConstructors();System.out.println(Arrays.toString(constructors));// 获取私有的有参构造,反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法Constructor<Student> constructor = cls2.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);// 破坏封装性,设置为true后可修改访问权限constructor.setAccessible(true);Student stu2 = constructor.newInstance("long",18);Student stu3 = constructor.newInstance("呵呵",20);System.out.println(stu2);System.out.println(stu3); 
}

⭐️反射应用2:通过反射来操作类中的方法

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;public class reflectTest {public static void main(String[] args) throws Exception {//        一般只知道这个类Class<Student> cls2 = Student.class;//        反射应用2:通过反射来操作类中的方法Method[] methods = cls2.getDeclaredMethods();System.out.println(Arrays.toString(methods));// 通过反射来调用普通方法与静态方法// 调用普通方法都要产生对象Student student = cls2.newInstance();Method methodFun = cls2.getDeclaredMethod("fun", int[].class);// 通过Method反射对象调用fun方法methodFun.invoke(student, new int[]{1, 3, 5, 7, 9});// 通过反射调用静态方法Method methodTest = cls2.getDeclaredMethod("test");methodTest.invoke(null);}
}

⭐️反射应用3:通过反射来操作类中的属性

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;public class reflectTest {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.要用反射操作某个类,先获取该类的class对象
//        一般只知道这个类Class<Student> cls2 = Student.class;//        反射应用3:通过反射来操作类中的属性Field[] fields = cls2.getDeclaredFields();System.out.println(Arrays.toString(fields));Field field = cls2.getDeclaredField("name");field.setAccessible(true);Student student = cls2.newInstance();field.set(student,"long");String name = (String) field.get(student);System.out.println("反射私有属性修改了name:"+ name);}
}

🌷5 反射优点和缺点

⭐️优点:

1. 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
2. 增加程序的灵活性和扩展性,降低耦合性,提高自适应能力
3. 反射已经运用在了很多流行框架如:Struts、Hibernate、Spring 等等。

⭐️缺点:

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。
2. 反射技术绕过了源代码的技术,因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂。