JAVA反射

一. 什么是JAVA反射

java反射机制是在程序运行状态中，对于任何一个类都能够知道这个类的属性和方法。对于任何一个对象都能够调用它的任意一个方法。Java反射机制运行程序判断分析任何一个类的结构，包括成员方法和变量，并调用任意一个对象的方法。

二. JAVA反射的实例

在JDK中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类（除了第一个）都位于java.lang.reflect包中

Class类：代表一个类，位于java.lang包下。

Field类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。

Method类：代表类的方法。

Constructor类：代表类的构造方法。

Class类

Class类是用来保存运行时类型信息的类。每个类（型）都有一个Class对象。运行程序时，Java虚拟机(JVM)首先检查是否所要加载的类对应的Class对象是否已经加载。如果没有加载，JVM就会根据类名查找.class文件，并将其Class对象载入。基本的 Java 类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void 也都对应一个 Class 对象。一般当某个类的Class对象被载入内存时，它就可以用来创建这个类的所有对象。

常用的获取Class对象的3种方式：

1.使用Class类的静态方法。例如:　　

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

2.使用类的.class语法。如:

String.class;

3.使用对象的getClass()方法。如：

String str = "aa";
Class<?> classType1 = str.getClass();

Field类

再来看看通过class对象来获取类的属性

private String strName;

    private int sum;

    public String strTest;

      

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

          

        ReflectTest rTest=new ReflectTest();

        Class<?> clsType = ReflectTest.class;

        //获得当前类和父类中的public类型的所有属性

        Field[] fields=clsType.getFields();

        for(Field field:fields)

            System.out.println(field);

    }

通过反射来设置属性值

public class ReflectTest {

      

    private String strName;

    private int sum;

    public String strTest;

      

    public void show(){

        System.out.println(strName);

        System.out.println(""+sum);

        System.out.println(strTest);

    }

      

    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {

          

        ReflectTest rTest=new ReflectTest();

        Class<?> clsType = ReflectTest.class;

        //获取三个属性值

        Field field1=clsType.getDeclaredField("strName");

        Field field2=clsType.getDeclaredField("sum");

        Field field3=clsType.getField("strTest");

        //反射设置对象的属性值

        field1.set(rTest, "james");

        field2.set(rTest, 10);

        field3.set(rTest, "reflect field");

          

        rTest.show();

    }

}

Method类

在获取Class对象后，我们还可以获取类所对应的方法，这时就要用到我们的Method类

public class ReflectTest {

  

    private void fun() {

        System.out.println("this is fun()");

    }

  

    private void add(int a, int b) {

        System.out.println("the sum is: " + (a + b) + " ");

    }

  

    public static void main(String[] args) {

        Class<?> clsType = ReflectTest.class;

        // 返回class对象所对应的类或接口中，所声明的所有方法的数组（包括私有方法）

        Method[] methods = clsType.getDeclaredMethods();

        // 打印出所有的方法名

        for (Method method : methods) {

            System.out.println(method);

        }

    }

}

再来看看怎么反射调用对象的方法

public class ReflectTest {

  

    private void fun() {

        System.out.println("this is fun()");

    }

  

    public int add(int a, int b) {

        System.out.println("the sum is: " + (a + b) + " ");

        return a+b;

    }

  

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

        ReflectTest rTest=new ReflectTest();

        Class<?> clsType = ReflectTest.class;

        // 返回对应public类型的方法，第一个参数为方法名，第二个参数为方法的参数列表

        Method method=clsType.getMethod("add", new Class<?>[]{int.class,int.class});

        System.out.println(""+method.invoke(rTest, new Object[]{5,6}));

    }

}

Constructor类

在获取Class对象后，我们就可以通过它创建类的对象啦。这就地用到我们的Constructor类啦。有三种创建对象的方式：

1.先获得Class对象，然后通过该Class对象的newInstance()方法直接生成即可：

Class<?> classType = StringBuffer.class;

Object obj = classType.newInstance();

2.当然也可以再获得Class对象后，通过该Class对象获得类的Constructor对象，再通过该Constructor对象的newInstance()方法创建对象：

Class<?> clsType=StringBuffer.class;

// 获得Constructor对象,此处获取一个无参数的构造方法的
Constructor<?> constructor=clsType.getConstructor(new Class<?>[]{});

// 通过Constructor对象的构造方法来生成一个对象
Object obj=constructor.newInstance(new Object[]{});

3、如果构造器带有参数，那就不能有上面两个方法来创建对象了，可使用下面这一种方式：

Class<?> clsType = StringBuffer.class;

Constructor<?> constructor = clsType.getConstructor(new Class<?>[] { String.class });

Object obj = constructor.newInstance(new Object[] { "hello, classtest" });

三. JAVA反射的原理

 Class.forName(classname)的执行过程：

实际上是调用了Class类中的 Class.forName(classname, true, currentLoader)方法。参数：name - 所需类的完全限定名；initialize - 是否必须初始化类；loader - 用于加载类的类加载器。currentLoader则是通过调用ClassLoader.getCallerClassLoader()获取当前类加载器的。类要想使用，必须用类加载器加载，所以需要加载器。反射机制，不是每次都去重新反射，而是提供了cache，每次都会需要类加载器去自己的cache中查找，如果可以查到，则直接返回该类。

java的类加载器，它分为BootStrap Class Loader(引导类加载器)，Extensions Class Loader (扩展类加载器),App ClassLoader(或System Class Loader)，当然少不了Custom ClassLoader(用户自定义类加载器)。其加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

流程图：

类加载器的类加载过程，先检查自己是否已经加载过该类，如果加载过，则直接返回该类，若没有则调用父类的loadClass方法，如果父类中没有，则执行findClass方法去尝试加载此类，也就是我们通常所理解的片面的"反射"了。这个过程主要通过ClassLoader.defineClass方法来完成。defineClass 方法将一个字节数组转换为 Class 类的实例（任何类的对象都是Class类的对象）。这种新定义的类的实例需要使用 Class.newInstance 来创建，而不能使用new来实例化。

在运行期间，如果我们要产生某个类的对象，Java虚拟机（JVM）会检查该类型的Class对象是否已被加载。如果没有被加载，JVM会根据类的名称找到.class文件并加载它。一旦某个类型的Class对象已被加载到内存，就可以用它来产生该类型的所有对象。

四. JAVA反射的应用-动态代理

说动态代理之前，必须先讲讲代理的设计模式。代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下，一个客户不想或者不能直接引用另一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。代理模式的有三个角色定义：

1）抽象主题接口（Subject）

声明真实对象和代理对象的共同接口。代理模式中，代理类和真实对象都实现了接口。

2）真实主题类（RealSubject）

真正实现业务逻辑的类。

3）代理类（Proxy）

用来代理和封装真实主题。代理对象角色内部含有对真实对象的引用，从而可以操作真实对象。同时，代理对象可以在执行真实对象操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象进行封装。通常情况下，代理模式中的每一个代理类在编译之后都会生成一个class文件，代理类所实现的接口和所代理的方法都被固定，这种代理被称之为静态代理(Static Proxy)，

缺点：1. 如果需要为不同的真实主题类提供代理类，都需要增加新的代理类，这将导致系统中的类个数急剧增加。

           2. 静态代理类和真实主题类实现了相同的接口，代理类通过真实主题类实现了相同的方法，如果接口增加一个方法，除了所有实现类需要实现这个方法外，所有代理类也需要实现此方法，增加了代码维护的复杂度。

这就需要使用我们的动态代理了。

动态代理(Dynamic Proxy)在系统运行时动态创建代理类，可以让系统能够根据实际需要来动态创建代理类，让同一个代理类能够代理多个不同的真实主题类。动态代理是一种较为高级的代理模式，它在事务管理、AOP（Aspect-OrientedProgramming，面向方面编程）等领域都发挥了重要的作用。Java语言提供了对动态代理的支持，在Java的动态代理机制中，有两个重要的类或接口，一个是 InvocationHandler接口、另一个则是 Proxy类。Proxy这个类的作用就是用来动态创建一个代理对象，通常使用newProxyInstance 方法创建代理对象。Proxy代理类动态创建代理对象都需要关联到一个InvocationHandler接口，当我们通过代理对象调用一个方法的时候，这个方法的调用就会被转发为由InvocationHandler这个接口的 invoke方法来进行调用。

动态代理的步骤
(1).创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方法
(2).创建被代理的类以及接口
(3).通过Proxy的静态方法
newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) 创建一个代理
(4).通过代理调用方法

类图

Dynamic Proxy

1）抽象接口

public interface Subject

{

    public void doSomething(String str);

}

2）真实对象

public class RealSubject implements Subject

{

  

    @Override

    public void doSomething(String str)

    {

        // TODO Auto-generated method stub

        System.out.println("do something: " + str);

    }

}

      

3）动态代理Handler类

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler

{

    //被代理的对象

    private Object target=null;

   

    public MyInvocationHandler(Object obj)

    {

        this.target=obj;

    }

   

    @Override

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable

    {

        // TODO Auto-generated method stub

        return method.invoke(target, args);

    }

}

  

  

4）场景类Client

public class Client

{

    public static void main(String[] args)

    {

        //real object

        Subject subject=new RealSubject();

        //handler

        InvocationHandler handler=new MyInvocationHandler(subject);

        //获得代理proxy

        Subject proxy=(Subject) Proxy.newProxyInstance(subject.getClass().getClassLoader(), subject.getClass().getInterfaces(), handler);

   

        System.out.println(proxy.getClass().getName());

        proxy.doSomething("yes");

 }

}