Java基础（核心）4：反射（1：反射原理）

1：什么是反射机制？反射机制的应用场景有哪些？

        反射机制介绍JAVA 反射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一个方法和属性；
        这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 java 语言的反射机制。
    静态编译和动态编译
    静态编译：在编译时确定类型，绑定对象
    动态编译：运行时确定类型，绑定对象
    反射机制优缺点优点： 
        运行期类型的判断，动态加载类，提高代码灵活度。
    缺点： 
        性能瓶颈：反射相当于一系列解释操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 java 代码要慢很多。
    反射是框架设计的灵魂
    在我们平时的项目开发过程中，基本上很少会直接使用到反射机制，
    但这不能说明反射机制没有用，实际上有很多设计、开发都与反射机制有关；
    1： 我们在使用 JDBC 连接数据库时使用 Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序；
    2：Spring 框架也用到很多反射机制，最经典的就是 xml 的配置模式。

2：反射的作用

    使用的前提条件：必须先得到代表的字节码的Class，Class类用于表示.class文件（字节码）
    反射就是把java类中的各种成分映射成一个个的Java对象
    例如：一个类有：
    构造方法、成员变量、成员方法、包等等信息，
    利用反射技术可以对一个类进行解剖，把个个组成部分映射成一个个对象。
         （其实：一个类中这些成员方法、构造方法、在加入类中都有一个类来描述）
      主要分为以下：
        1：获取Class对象的方法
        2：获取构造方法
        3：获取成员变量
        4：获取成员方法
        5：通过反射运行配置文件内容
        6：通过反射越过泛型检查

3：反射的加载 与 Class类的描述

    如图是类的正常加载过程：反射的原理在与class对象。
    加载的时候：将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。
    Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。
    也就是jvm中有N多的实例每个类都有该Class对象。（包括基本数据类型）
    Class 没有公共构造方法。
    Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass 方法自动构造的。
    也就是这不需要我们自己去处理创建，JVM已经帮我们创建好了。

4：获取Class对象的三种方式

在运行期间，一个类，只有一个Class对象产生。
三种方式常用第三种：
     第一种：对象都有了还要反射干什么。
     第二种：需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。
     第三种：一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法。

/**
 * 获取Class对象的三种方式
 * 1 Object ——> getClass();
 * 2 任何数据类型（包括基本数据类型）都有一个“静态”的class属性
 * 3 通过Class类的静态方法：forName（String  className）(常用)
 *
 */
public class ClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //第一种方式获取Class对象  
       //这一new 产生一个Student对象，一个Class对象。
        Student stu1 = new Student();
        //获取Class对象
        Class stuClass1 = stu1.getClass();
        System.out.println(stuClass1.getName());
        //第二种方式获取Class对象
        Class stuClass2 = Student.class;
        //判断第一种方式获取的Class对象和第二种方式获取的是同一个
        System.out.println(stuClass1 == stuClass2);
        //第三种方式获取Class对象
        try {
             //注意此字符串必须是真实路径，就是带包名的类路径，包名.类名
            Class stuClass3 = Class.forName("base.model.entity.Student");
            //判断三种方式获取的是同一个Class对象
            System.out.println(stuClass3 == stuClass2);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }        
    }
}

5：获取Class对象的构造方法 并 调用

package base.model.entity ;
public class Student {
    //---------------构造方法-------------------    
    //无参构造方法
    public Student(){
        System.out.println("调用了公有、无参构造方法执行了。。。");
    }
    //私有构造方法
    private Student(int age){
        System.out.println("私有的构造方法   年龄："+ age);
    }
     //（默认的构造方法）
    Student(String str){
        System.out.println("(默认)的构造方法 s = " + str);
    }
    //受保护的构造方法
    protected Student(boolean n){
        System.out.println("受保护的构造方法 n = " + n);
    }
   //有一个参数的构造方法
    public Student(char name){
        System.out.println("姓名：" + name);
    }
    //有多个参数的构造方法
    public Student(String name ,Integer age){
        System.out.println("姓名："+name+"年龄："+ age);
    }
}

import java.lang.reflect.Constructor; 
/*
 * 通过Class对象可以获取某个类中的：构造方法、成员变量、成员方法；并访问成员；
 * 
 * 1.获取构造方法：
 *         1).批量的方法：
 *         所有"公有的"构造方法
 *             public Constructor[] getConstructors()
 *        获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
 *        public Constructor[] getDeclaredConstructors()
 *   
 *         2).获取单个的方法，并调用：       
 *         获取单个的"公有的"构造方法：
 *             public Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
 *         获取某个构造方法(私有的，或受保护、默认、公有)
 *             public Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):
 *         
 *             调用构造方法：
 *             Constructor-->newInstance(Object... initargs)
 */
public class Constructors {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.加载Class对象
        Class clazz = Class.forName("base.model.entity.Student");
        //2.获取所有公有构造方法
        Constructor[] pubConArray = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c : pubConArray){
            System.out.println(c);
        }
        //3.获取所有的构造方法（包括私有、受保护、默认、公有）
        Constructor[] allConArray = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c : allConArray){
            System.out.println(c);
        }
        //获取公有、无参的构造方法
        //1>、因为是无参的构造方法所以类型是一个null,不写也可以：这里需要的是一个参数的类型，切记是类型
        //2>、返回的是描述这个无参构造函数的类对象。
        Constructor con = clazz.getConstructor(null);        
        System.out.println("con = " + con);
        //调用构造方法
        Object obj = con.newInstance();
        System.out.println("******************获取    某个构造方法 并调用*******************************");
        con = clazz.getDeclaredConstructor(char.class);
        System.out.println("con = " +con);
        //调用构造方法
        //暴力访问(忽略掉访问修饰符)
        con.setAccessible(true);
        obj = con.newInstance('hesuijin');
    }    
}
//控制台打印结果
**********************所有公有构造方法*********************************
public base.model.entity.Student()
public base.model.entity.Student(char)
public base.model.entity.Student(java.lang.String,java.lang.Integer)
************所有的构造方法(包括：私有、默认、受保护、公有)***************
public base.model.entity.Student()
private base.model.entity.Student(int)
          base.model.entity.Student(java.lang.String)
protected base.model.entity.Student(boolean
public base.model.entity.Student(char))
public base.model.entity.Student(java.lang.String,int)
*****************获取公有、无参的构造方法*******************************
con = public base.model.entity.Student()
调用了公有、无参构造方法执行了。。。
******************获取私有构造方法，并调用*******************************
con = public base.model.entity.Student(char)
姓名：hesuijin

6：获取成员变量并调用

package base.model.field;
@Data
public class Student {
    public Student(){
    }
    //**********字段*************//
    public String name;
    protected int age;
    char sex;
    private String phone;
}
import java.lang.reflect.Field;
/*
 * 获取成员变量并调用：
 * 
 * 1.批量的
 *      获取所有的"公有字段"
 *         1).Field[] getFields()
 *     获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有；
 *         2).Field[] getDeclaredFields()
 *
 * 2.获取单个的：
 *         1).public Field getField(String fieldName)
 *         2).public Field getDeclaredField(String fieldName)
 * 
 *      设置字段的值：
 *         Field --> public void set(Object obj,Object value):
 *                     参数说明：
 *                     1.obj:要设置的字段所在的对象；
 *                     2.value:要为字段设置的值；
 * 
 */
public class Fields {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            //1.获取Class对象
            Class stuClass = Class.forName("base.model.field.Student");
            //2.获取字段
            System.out.println("************获取所有公有的字段********************");
            Field[] fieldArray = stuClass.getFields();
            for(Field f : fieldArray){
                System.out.println(f);
            }
            System.out.println("************获取所有的字段(包括私有、受保护、默认的)********************");
            fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
            for(Field f : fieldArray){
                System.out.println(f);
            }
           //获取一个对象
           //产生Student对象--》Student stu = new Student();
            Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();
            System.out.println("*************获取公有字段**并调用***********************************");
            Field f = stuClass.getField("name");
            System.out.println(f);
            //为字段设置值
           //为Student对象中的name属性赋值--》stu.name = "刘德华"
            f.set(obj, "刘德华");
            //验证
            Student stu = (Student)obj;
            System.out.println("验证姓名：" + stu.name);
            System.out.println("**************获取私有字段****并调用********************************");
            f = stuClass.getDeclaredField("phone");
            System.out.println(f);
            //暴力反射，解除私有限定
            f.setAccessible(true);
            f.set(obj, "18718747777");
            System.out.println("验证电话：" + stu.phone);
        }
    }
控制台输出
*************获取公有字段**并调用***********************************
public java.lang.String base.model.field.Student.name
验证姓名：刘德华
**************获取私有字段****并调用********************************
private java.lang.String base.model.field.Student.phone
验证电话：18718747777

7：获取成员方法并调用

package base.model.method ;
public class Student {
    //**************成员方法***************//
    public void show1(String s){
        System.out.println("调用了：公有的，String参数的show1(): s = " + s);
    }
    protected void show2(){
        System.out.println("调用了：受保护的，无参的show2()");
    }
    void show3(){
        System.out.println("调用了：默认的，无参的show3()");
    }
    private String show4(int age){
        System.out.println("调用了：私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = " + age);
        return "我是返回值";
    }
}
import java.lang.reflect.Method;
/*
 * 获取成员方法并调用：
 * 1.批量的：
 *      获取所有"公有方法"；（包含了父类的方法也包含Object类）
 *         public Method[] getMethods()
 *     获取所有的成员方法，包括私有的（私有、受保护、默认、公有）(不包括继承的)
 *         public Method[] getDeclaredMethods()
 *
 * 2.获取单个的：
 *         public Method getMethod(String name,Class<?>... parameterTypes):
 *                     参数：
 *                         name : 方法名；
 *                         Class ... : 形参的Class类型对象
 *         public Method getDeclaredMethod(String name,Class<?>... parameterTypes)
 * 
 *      调用方法：
 *         Method --> public Object invoke(Object obj,Object... args):
 *                     参数说明：
 *                     obj : 要调用方法的对象；
 *                     args:调用方式时所传递的实参；
):
 */
public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.获取Class对象
        Class stuClass = Class.forName("base.model.method.Student");
        //2.获取所有公有方法
        System.out.println("***************获取所有的”公有“方法*******************");
        stuClass.getMethods();
        Method[] methodArray = stuClass.getMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
        System.out.println("***************获取所有的方法，包括私有的*******************");
        methodArray = stuClass.getDeclaredMethods();
        for(Method m : methodArray){
            System.out.println(m);
        }
       //实例化一个Student对象
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance(); 
       Method mehtod;
        System.out.println("***************获取公有的show1()方法*******************");
        m = stuClass.getMethod("show1", String.class);
         //需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
        System.out.println(m);        
        m.invoke(obj, "刘德华");
        System.out.println("***************获取私有的show4()方法******************");
        m = stuClass.getDeclaredMethod("show4", int.class);
        System.out.println(m);
        //暴力反射，解除私有限定
        m.setAccessible(true);
        //需要两个参数，一个是要调用的对象（获取有反射），一个是实参
        Object result = m.invoke(obj, 20)；
        System.out.println("返回值：" + result);        
    }
}
控制台输出
***************获取公有的show1()方法*******************
public void fanshe.method.Student.show1(java.lang.String)
调用了：公有的，String参数的show1(): s = 刘德华
***************获取私有的show4()方法******************
private java.lang.String fanshe.method.Student.show4(int)
调用了，私有的，并且有返回值的，int参数的show4(): age = 20
返回值：我是返回值

8：反射方法的其它使用之—-通过反射运行配置文件内容

public class Student {
    public void show(){
        System.out.println("is show()");
    }
}
//配置文件以txt文件为例子（properties.txt）：
className = base.model.property.Student
methodName = show
/*
 * 我们利用反射和配置文件，可以使：应用程序更新时，对源码无需进行任何修改
 * 我们只需要将新类发送给客户端，并修改配置文件即可
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1：通过反射获取Class对象
        //"base.model.property.Student"
        Class stuClass = Class.forName(getValue("className"));
        //2：获取show()方法
        //show
        Method m = stuClass.getMethod(getValue("methodName"));
        //3：调用show()方法
        m.invoke(stuClass.getConstructor().newInstance());
    }
    //此方法接收一个key，在配置文件中获取相应的value
    public static String getValue(String key) throws IOException{
        //获取配置文件的对象
        Properties pro = new Properties();
        //获取输入流
        FileReader fr = new FileReader("properties.txt");
        //将流加载到配置文件对象中
        pro.load(fr);
        fr.close();
        //返回根据key获取的value值
        return pro.getProperty(key);
    }
}

9：反射方法的其它使用之—-通过反射越过泛型检查

/*
 * 通过反射越过泛型检查
 * 
 * 例如：有一个String泛型的集合，怎样能向这个集合中添加一个Integer类型的值？
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
        strList.add("string");
        //    strList.add(100);
        //获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据
        Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
        //获取add()方法
        Method m = listClass.getMethod("add", Object.class);
        //调用add()方法
        m.invoke(strList, 100);
        //遍历集合
        for(Object obj : strList){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}