【Java-15】反射知识总结

01_类的加载
  1. 类的加载过程
  2. 类的加载时机

类的加载

  • 当程序在运行后,第一次使用某个类的时候,会将此类的class文件读取到内存,并将此类的所有信息存储到一个Class对象中

说明:Class对象是指java.lang.Class类的对象,此类由Java类库提供,专门用于存储类型的信息

类的加载机制

在以下情况下会加载类:

  1. 创建一个类的对象(第1次)

  2. 调用类的静态方法,静态变量 (第1次)

  3. 使用一个类的子类时 (第1次)

  4. 通过反射进行加载类

  5. java命令执行某一个类 (第1次)运行java程序

    public class HelloWorld{
        public static void main(String[] args){
            System.out.println("Hello World!");
        }
    }
    
    //编译: javac HelloWorld.java    //生成:HelloWorld.class  字节码文件
    //运行: Java HelloWorld   //使用java命令执行HelloWorld类(默认调用main方法)
                              //底层: HelloWorld.main(null);
    

小结

问题1:Student.class文件中都包含什么内容?

  • 构造方法、成员变量、成员方法

在jvm执行某个类时,如果该类是第一次被执行:

  • 先把该类的.class文件读取到内存中
  • 基于.class文件创建一个Class对象(方法区)
    • Class对象中存储的是.class文件中的内容:构造方法、成员变量、成员方法
      • Class对象中存储的构造方法:构造器对象 Constructor对象
      • Class对象中存储的成员变量:字段对象 Field对象
      • Class对象中存储的成员方法:方法对象 Method对象
02_类加载器

目标

  • 了解类加载器的概念 【了解】

路径

  1. 类加载器的作用
  2. 类加载器的分类
  3. 获取类加载器的方式

类加载器的作用

什么是类加载器?

  • 加载器是Java运行时环境的一部分,负责加载字节码文件

类加载器的作用:

  • 负责将磁盘上的某个class文件读取到内存并生成Class的对象

类加载器的分类:

Java中有三种类加载器,它们分别用于加载不同种类的class:

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):用于加载系统类库\bin目录下的class,例如:rt.jar。
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader):用于加载扩展类库\lib\ext目录下的class。
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader):用于加载我们自定义类的加载器。

获取类加载器的方式

来自Class类型获取类加载器的方法:

public ClassLoader getClassLoader()  //返回该类的类加载器
//有些实现可能使用null来表示引导类加载器(启动类加载器)
//如果该类由引导类加载器(启动类加载器)加载,则此方法在这类实现中将返回 null 

代码实践:

//自定义类型
class Student{
    private int age;
}

//测试类
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args){
        //获取自定义类的类加载器
        //1. 先获取Student对应的Class对象
        Class<Student> cls = Student.class;  
        
        //2. 再通过该class对象获取类加载器
        ClassLoader loader = cls.getClassLoader();
        
        System.out.println("loader = "+loader);//ClassLoaders$AppClassLoader@2437c6dc

        
        //获取String类的类加载器
        ClassLoader loader2 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println("loader2 = " + loader2);
    }
}

小结

类加载器的作用:

  • 把硬盘上的.class文件读取到内存中并创建Class对象

类加载器可以分为3种:

  • 引导类加载器(启动类加载器) 负载加载系统类库(java.lang包)
  • 扩展类加载器 负责加载jdk扩展的类库
  • 应用程序类加载器 负责加载程序员自己写的类
03_双亲委派机制

目标

  • 了解双亲委派机制的工作过程 【了解】

路径

  1. 3种类加载器的关系
  2. 双亲委派机制
  3. 双亲委派机制的好处

3种类加载器的关系

从上图可知,三种类加载器存在一定的关系:

  • 应用程序类加载器的父级类加器是扩展类加载器
  • 扩展类加载器的父级类加载器是启动类加载器

结论:这种关系称为类加载器的"双亲委派模型"

双亲委派机制

"双亲委派模型"的工作机制:

  • 某个"类加载器"收到类加载的请求,它首先不会尝试自己去加载这个类,而是把请求交给父级类加载器
  • 因此,所有的类加载的请求最终都会传送到顶层的"启动类加载器"中
  • 如果"父级类加载器"无法加载这个类,然后子级类加载器再去加载

“双亲委派模型"中,除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的"父级类加载器”

小结

双亲委派机制:

  • 在使用一个类时,类并不会由应用程序类加载器来加载,而是由"双亲:启动类加载器、扩展类加载器"先来进行加载,当"双亲"无法加载时,才由应用程序类加载器来完成.class的加载及Class对象的创建
04_反射:概述

目标

  • 了解反射技术的作用 【了解】

路径

  1. 反射的概述
  2. 反射技术的作用

反射

反射技术:

  • 其实就是对类进行解剖的技术
    • 类中有什么?
      • 构造方法
      • 成员变量
      • 成员方法

结论:反射技术就是把一个类进行了解剖,然后获取到 构造方法、成员变量、成员方法

反射技术的应用案例:

  • idea
  • 框架技术:Spring

想要使用反射技术有一个必备条件:

  • Class对象
    • 原因:.class文件由类加载器读取并创建Class对象。Class对象中存储了.class文件中的内容:构造方法、成员变量、成员方法

反射技术的作用

使用反射技术,可以对类进行解剖,可以获取到类中的:构造方法、成员变量、成员方法

  • 构造方法: 可以创建对象
  • 成员方法: 可以调用执行
  • 成员变量: 赋值、取值

反射技术的作用:

  • 不用使用new关键字,就可以创建对象
  • 不用使用"对象名.方法"形式,就可以调用方法
  • 不用使用"对象名.属性"形式,就可以给属性赋值、取值
    • 通常在类中属性,都被修饰为private(私有的:外部不能访问)
    • 反射技术,可以做到对私有成员进行操作

示例:

"cn.itcast.pojo.Student" stu = new cn.itcast.pojo.Student();


给一个字符串:"cn.icast.pojo.Student"

创建一个对象:?????   //使用new做不到  
           使用反射技术可以实现

示例:

给一个Student.class

程序在运行中,不能停止, 动态的获取一个Student.class
    //使用反射技术,可以在JVM运行状态下,动态的获取并加载Student.class
      

小结

反射技术 :对类进行解剖的技术

反射技术的作用:可以不通过传统方式,来实现类的实例化、方法的调用

  • 实现的提前:需要使用Class对象
05_反射:Class类

目标

  • 掌握Class对象的获取方式 【掌握】

路径

  1. Class类
  2. 获取Class类对象的方式
  3. Class类中的常用方法

Class类

  • Class就是用来描述正在运行的java类型

  • Class类的实例表示Java中任何正在运行的类型,每一个类型都有与之对应的Class对象

    • 比如:类,接口,枚举,注解,数组,基本数据类型,void 都有与之对应的Class对象

      • 类名.class
        接口名.class
        int.class
        boolean.class
        array.class    
        

获取Class对象

获取Class类对象的方式有3种:

方式一:类型名.class   //Student.class
方式二:对象.getClass()  //对象名.getClass()
方式三:Class.forName(String className) //className是全路径类名 = 包名+类型名
//方式1:类型名.class
//应用场景: 当类名明确时,可以直接使用"类名.class"
Class clz = String.class 
Class clz = int.class 
Class clz = double.class
    
//方式2:对象.getClass()
//应用场景:通常是应用方法中
 public void method(Student stu){
    Class clz = stu.getClass();   
 } 

//方式3: Class.forName("类的全名称");//带有包名的类
//应用场景: 通常使用在读取配置文件中的类型
pro.properties文件
--------------文件内容------------------    
className=cn.icast.pojo.Student   
---------------------------------------   
//代码实现    
ResourceBundler r = ResourceBundler.getBundler("pro");
String className = r.getString("className");//"cn.icast.pojo.Student"
    
Class StudentClass = Class.forName(className);//className="cn.icast.pojo.Student" 

//当获取到Class对象了,就可以对类进行解剖了

Class类中的常用方法

String getSimpleName()  // 获得类名字符串:类名
String getName()   // 获得类全名:包名+类名
T newInstance() // 创建Class对象关联类的对象 (前提:类中有一个无参构造方法)
    
//示例:
      Studentodcn.itcast.pojo.Student     //public Student(){}
      
      Class stuClass = Student.class;
      Object obj = stuClass.newInstance();//调用Student()  创建Student对象
      
      Student stu = (Student) obj;

代码实现:

public class Test01 {

    @Test
    public void testMethod3() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class stuClass = Class.forName("com.cls.demo2.Student");

        Student stu = (Student) stuClass.newInstance();

        stu.study();
    }



    @Test
    public void testMethod2() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        Student stu =new Student();

        //对象名.getClass()
        Class studentClass = stu.getClass();

        Student student = (Student) studentClass.newInstance();

        student.study();
    }


    @Test
    public void testMethod1() throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        // 类型名.class
        Class studentClass = Student.class;
        //System.out.println(studentClass);

        System.out.println("带有包名的类:"+studentClass.getName());
        System.out.println("类名:"+studentClass.getSimpleName());

        //实例化Student对象
        Object obj = studentClass.newInstance();
        Student stu = (Student) obj;
        stu.age=20;
        stu.name="张三";
        System.out.println(stu.name+"==="+stu.age);
        stu.study();
    }
}

小结

获取Class对象的方式:

  1. 类型名.class //明确了具体的类型时,直接使用:类名.class
  2. 对象名.getClass() //当方法中传递的对象时,使用:对象名.getClass()
  3. Class类中的静态方法:forName(“带有包名的类”) //从配置文件中读取到类的全名称时
06_反射:构造器

目标

  • 能够使用Class对象获取构造器Constructor对象 【掌握】

路径

  1. Constructor类
  2. 获取构造器Constructor对象的方式
  3. Constructor类中常用方法

Constructor类

Class中的类型:

构造方法对应的类型:  Constructor类型
字段:Field
方法:Method

Constructor类

  • 代表构造方法(构造器)
  • 类中的每一个构造方法都是一个Constructor类的对象

反射技术中构造器的目的:

  • 获得Constructor对象来创建类的对象
    • 大白话:不使用new关键字,通过Constructor来创建对象

获取Constructor对象的方式

Constructor对象的获取和Class类中方法有关:

Constructor[] getConstructors()
        //获得类中的所有构造方法对象,只能获得public的

Constructor[] getDeclaredConstructors()
        //获得类中的所有构造方法对象
    	//可以是public、protected、(默认)、private修饰符的构造方法    

    
Constructor getConstructor( Class... parameterTypes)
        //根据参数类型获得对应的Constructor对象   获取public修饰的
        //只能获得public修饰的构造方法
/*示例: Student       public Student(String name, int age)    public Student(int age) 
        Class stuClass = Student.class;
        //根据给定的参数类型,来获取匹配的构造器对象
        Constructor c = stuClass.getConstructor( String.class , int.class );
*/  
    
    
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)
        //根据参数类型获得对应的Constructor对象
    	//可以是public、protected、默认、private修饰符的构造方法

Constructor类常用方法

T newInstance(Object... initargs)
 	//根据指定的参数创建对象
/*
        Class stuClass = Student.class;
        //根据给定的参数类型,来获取匹配的构造器对象
        Constructor c = stuClass.getConstructor( String.class , int.class );
        //使用构造器对象,来实例化Student
        c.newInstance( "张三", 22 );//Student(String name, int age)
           
        //无参构造
        Constructor c = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student) c.newInstance();
*/    
    
    
void setAccessible(true)//应用场景:仅适用于访问有权限检查的成员
   //设置"暴力反射" ——是否取消权限检查,true取消权限检查,false表示不取消

代码实现:

public class Test1 {
    @Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
       //获取构造器的步骤
        /*1、先获取到Class对象
          2、使用Class对象中的方法,获取Constructor对象
          3、使用Constructor对象,实例化类
       */
        //获取Class对象(Student.class)
        Class stuClass = Student.class;

        //获取Constructor对象: public Student()
        Constructor con1 = stuClass.getConstructor();

        System.out.println(con1);

        Student stu = (Student)con1.newInstance();
        stu.name="小崔";
        System.out.println(stu.name);
    }
}

小结

Constructor类:

  • 代表类中的一个构造方法

获取Constructor类的方式:

//获取public修饰的构造方法
Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
    
    
//获取非public修饰的方法
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)

常用方法:

Object newInstance(Object... param)  //利用构造器对象,实例化自定义对象

void setAccessible(true) //消除JVM对权限的检查操作 (一次性的。只是对当前操作去除)    
07_反射:使用构造器创建对象

目标

  • 能够使用构造器Constructor对象创建对象 【重要】

路径

  1. 案例:使用无参构造器创建对象
  2. 案例:使用有参构造器创建对象
  3. 案例:使用私有构造器创建对象

案例:使用无参构造器创建对象

@Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象(Student.class)
        Class stuClass = Student.class;

        //利用Class对象,来获取构造器对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();//方法中的参数为可变参数,可以不传递值

        //使用Constructor对象中的方法,来实例化Student类对象
        Student stu = (Student) con.newInstance();//方法中的参数是可变参数

        stu.study();
    }

案例:使用有参构造器创建对象

//有参构造方法
    @Test
    public void testMethod2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象(Student.class)
        Class stuClass = Student.class;

        //public Student(String name, int age, String gender)
        //获取带有参数的构造器对象
        //参数:是用来设置构造方法中参数的类型是什么
        Constructor con = stuClass.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

        //实例化有参构造方法
        //参数:要传递给Student(String name, int age, String gender)的数据
        Student stu = (Student) con.newInstance("熊大", 22, "男");

        //调用对象中的方法
        stu.study();
    }

案例:使用私有构造器创建对象

 @Test
    public void testMethod3() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象(Student.class)
        Class stuClass = Student.class;

        // private Student(String name)
        //获取私有构造器对象
        Constructor con = stuClass.getDeclaredConstructor(String.class);

        //当需要对私有成员操作时,需要先取消JVM对访问权限的检查操作
        con.setAccessible(true);//暴力破解(取消权限检查) //仅在当前次取消

        //使用私有构造器,实例化Student对象
        Student stu = (Student) con.newInstance("文平");

        System.out.println(stu.name);
        stu.study();
    }

小结

当获取到私有构造器后,要使用该构造器创建对象,需要:

  • 取消权限检查:setAccessible(true)
08_反射:方法

目标

  • 掌握Method对象的获取方式 【重要】

路径

  1. Method类
  2. 获取Method对象的方式
  3. Method类常用方法

Method

Method类

  • 代表一个成员方法

    • 每一个成员方法都是一个Method类的对象

反射技术中使用Method的目的:

  • 通过Method对象来调用成员方法

获取Method对象的方式

Method对象的获取和Class类中方法有关:

Method[] getMethods();
    //获得当前类和其父类中的所有public成员方法对象,返回数组

Method[] getDeclaredMethods();
    //获得当前类中的所有成员方法对象,返回数组
    //只获得本类的,包括public、protected、默认、private的

Method getMethod(String name,Class...args);
    //根据方法名和参数类型获得对应的成员方法对象,只能获得public的
    //参数说明:
             name : 类中方法的名字
             args : 方法中参数类型的Class     例:int.class     

Method getDeclaredMethod(String name,Class...args);
    //根据方法名和参数类型获得对应的成员方法对象,包括public、protected、(默认)、private的

Method类常用方法

//使用方法对象,调用对象中的方法执行(入栈执行)
Object invoke(Object obj, Object... args) 
    // obj: 对象   //"对象名.方法"
    // args:调用方法时传递的实参
//返回值: Object类型      
    
void setAccessible(true)
    // 设置"暴力访问"  ——是否取消权限检查,true取消权限检查,false表示不取消

代码实现:

//获取Method对象的步骤:
1、先获取Class对象
2、使用Class对象,获取Method对象
3、使用Method对象,执行方法
    
public class Test01 {
    @Test
    public void testMethod1() throws ClassNotFoundException {
        //获取Class对象
        Class stuClass  = Class.forName("com.method.demo1.Student");

        //使用Class对象,获取Method对象
        Method[] methods = stuClass.getMethods();//获取本类及父类中所有的public方法
        for (Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
    }
    @Test
    public void testMethod2() throws ClassNotFoundException {
        //获取Class对象
        Class stuClass  = Class.forName("com.method.demo1.Student");

        //使用Class对象,获取Method对象
        Method[] methods = stuClass.getDeclaredMethods();//获取本类中所有方法(包含私有)
        for (Method m : methods){
            System.out.println(m);
        }
    }
}    

小结

在反射中获取Method对象的步骤:

1、 先获取Class对象

2、基于Class对象,获取Method对象

3、使用Method对象,执行该方法

获取Method对象的方式:

//可以获取到本类及父类中public修饰的方法(指定方法名及方法中的参数类型)
Method getMethod(String name,Class...args);

//获取本类中任意的方法(指定方法名及方法中的参数类型)
Method getDeclaredMethod(String name,Class...args);

Method类中常用方法:

//执行Method对象所代表的方法
Object invoke(Object 对象 ,  Object... 方法中需要的实参);

void setAccessible(true)
09_反射:方法调用

目标

  • 能够使用Method对象执行方法 【掌握】

路径

  1. 案例:调用无参无返回值的方法
  2. 案例:调用有参有返回值的方法
  3. 案例:调用私有方法
  4. 案例:调用静态方法

案例:调用无参无返回值的方法

 @Test
    public void testMethod1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时,需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取public void study()方法的对象
        Method method = stuClass.getMethod("study");

        //使用Method对象 执行study()方法
        method.invoke( stu );
    }

案例:调用有参有返回值的方法

 //有参有返回值
    @Test
    public void testMethod2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时,需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取public String sayHello(String name)方法的Method对象
        Method method = stuClass.getMethod("sayHello", String.class);

        //调用method方法
       Object result = method.invoke(stu,"波波");

        System.out.println(result);
    }

案例:调用私有方法

//私有方法
    @Test
    public void testMethod3() throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchMethodException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //因为在调用Method时,需要传递Student对象
        Constructor con = stuClass.getConstructor();
        Student stu = (Student)con.newInstance();

        //获取 private void eat(String name)方法的Method对象
        Method method = stuClass.getDeclaredMethod("eat", String.class);

        //去除JVM对当前次权限的检查
        method.setAccessible(true);

        //执行method方法
        method.invoke(stu,"红烧肉");
    }

案例:调用静态方法

//静态方法
    @Test
    public void testMethod4() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        //获取Class对象
        Class stuClass = Student.class;

        //静态方法的调用不需要对象。"类名.静态方法()"
        //获取public static void sleep()方法的Method对象
        Method method = stuClass.getMethod("sleep");

        //执行静态方法
        method.invoke(null);//不需要传递对象(null就表示执行静态方法)
    }

小结

Method对象的使用步骤:

1、获取Class对象

2、基于Class对象,获取Method对象

  • //有参方法
    Method method = Class对象.getMethod("方法名",参数1类型.class,参数2类型.class ...);
    //无参方法
    Method method = class对象.getMethod("方法名");
    

3、使用Method对象,执行方法

  • //调用非静态方法
    method对象.invoke(实例对象,方法中需要的实参)
        
    //调用静态方法
    method对象.invoke(null,方法中需要的实参)    
    
反射的作用案例演示
  • 作用

    反射是框架的灵魂!框架的底层一定会用到反射技术。

  • 需求:要把猫的睡觉方法 变成 狗的吃饭方法

  • 效果:使用反射+Properties完成配置文件。把需要修改的灵活的内容写在配置文件中,代码不需要做任何的改动。

    • 案例演示
public class Dog {

    public void eat(){
        System.out.println("狗爱吃肉");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("狗睡觉流口水");
    }

}

public class Cat {

    public void eat(){
        System.out.println("猫爱吃鱼");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("猫睡觉打呼噜");
    }
}

  public class Demo {
      public static void main(String[] args) throws Exception{
          //不使用反射
          //需求:   要把猫的睡觉方法  变成  狗的吃饭方法
          //Dog d = new Dog();
          //d.eat();
  
          //使用反射
          //properties
          Properties pro = new Properties();
          //load():可以把文件中的键值对读取到集合中
          FileReader fr = new FileReader("day21\\aaa.txt");
          pro.load(fr);
  
          //通过键获取值
          String cn = pro.getProperty("className");
          String mn = pro.getProperty("methodName");
  
          //获取字节码对象
          Class c = Class.forName(cn);
          //获取空参构造
          Constructor con = c.getConstructor();
          //执行构造方法
          Object o = con.newInstance();
          //获取方法
          Method m = c.getMethod(mn);
          //执行方法
          m.invoke(o);
  
      }
  }