黑马程序员--反射

黑马程序员--反射

------Java培训、Android培训、iOS培训、.Net培训、期待与您交流！ -------

一、概述

1、反射机制
它是Java成为动态语言的一个关键特性，在运行中的Java程序对自身进行检查或者说是自省（Introspection），并
能直接操作程序的内部属性。这个机制允许程序在执行时可以通过反射APIs取得任何一个已知名称的类的信息，并能
在执行时改变类的成员变量（fields）的内容或执行方法（methods）。
2、应用
当我们对一个已经投入使用的应用程序进行维护、升级时，通常会提供一个配置文件，来供以后实现此程序的类进行功能扩展。
对外提供配置文件，让后期出现的子类直接将类名配置到配置文件中。该应用程序直接读取配置文件中的内容，并查找和给定
名称相同的类文件。操作步骤：a 加载这个类；b 创建该类对象；c 调用该类内容。
当应用程序使用的类不明确时，通过让使用者将具体子类存储到配置文件，用反射机制获取类中内容。
优点：反射机制大大提高了程序的扩展性。
二、反射的相关对象
1、概述
反射：就是把Java类中的各种成分映射成相应的Java类。如：一个Java类中用一个Class类的对象来表示；一个类中组成部分：成员变量、方法、构造方法
、包等信息也用相应的Java类来表示。像汽车是一个类，汽车中的发动机、变速箱等也是一个个类。表示Java类的Class类显然要
提供一系列的方法，以获取其中的变量、方法、构造函数、修饰符、包等信息。这些信息就是用相应类的实例对象来表示，
它们是Filed、Method、Contructor、Package等。
简单说就是：动态获取类中信息，就是Java反射。它用来对指定名称的字节码文件进行加载并获取其中的内容并调用。
反射使程序代码能够访问装载到JVM中的类的内部信息，主要包括获取已装载类的字段、方法和构造函数的信息，允许编写处理类
的代码，这些类是在程序运行时临时确定的，而非源代码中事先选定。

2、反射的基石--Class类
2.1 所有的类文件都有共同属性，将这些类文件的共性内容封装成一个类，这个类就是Class（描述字节码文件的对象）。
Class类中包含的属性有：field（字段）、method（方法）、construction（构造函数）。
而field中有修饰符、类型、变量名等复杂的描述内容，因此也可以将字段封装成一个对象。用来获取类中field的内容，这个
对象的描述叫Field。同理方法和构造函数也被封装成对象Method、Constructor。要想对一个类进行内容的获取，必须先获取该
字节码文件的对象。该对象是Class类型。
2.2 Class类描述了哪些方面的信息呢？
包含：类的名字；类的访问属性；类所属的包名；字段名称的列表、方法名的列表等。
2.3 Person类代表人，它的实例对象就是张三、李四这样一个个具体的人，Class类代表Java类，它的实例对象对应什么？
Class类的实例对象对应的是各个类在内存中的字节码（class）。如：Person类的字节码，ArrayList类的字节码等。
一个类被加载器加载到内存中，占用一片存储空间，这个空间里面的内容就是类的字节码，不同的类的字节码不同，
所以它们在内存中的内容是不同的。这一个个的空间可分别用一个个对象来表示。同时，这些对象显然具有相同的类型---Class类型。
PS：
1 字节码（Byte-code）：是一种包含执行程序、由一系列操作代码/数据对组成的二进制文件。在Java中就是class文件。
2 Class和class的区别：Class是所有Java类的总称；class是Java类的实例对象。
2.4 获取Class对象的三种方式：
a 类名.class; 如：System.class;缺点：需要明确具体的类及其对象，还要调用getClass方法。
b 对象.getClass(); 如：new Date().getClass();缺点：需求明确具体的类。
c Class.forName("类名"); 如：Class.forName("java.util.Date");

2.5 预定义的Class实例对象
2.5.1 包括：八个基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void；
2.5.2 基本数据类型的字节码都可以拥与之对应的包装类中的TYPE常量表示。
如：基本数据类型int，它对应的包装类是Integer类，所以：int.class == Integer.TYPE。
2.5.3 只要是在源程序中出现的类型，都有各自的Class实例对象。如：int[].class、void.class。
数组类型的Class实例对象，可以用Class.isArray()方法判断是否为数组类型。
2.6 Class类中的常见方法：
2.6.1 static Class forName(String className):返回与给定字符串名的类、接口相关联的Class对象；
2.6.2 Class getClass()：返回的是Object运行时的类；
2.6.3 Constructor getConstructor():返回此Class对象所表示的类的指定公共构造方法；
2.6.4 Field getField(String name):返回此Class对象所代表的类或接口的指定的公共成员字段；
2.6.5 Field[] getFields():返回包含类中成员字段的数组；
2.6.6 Method getMethod(String name,Class... parameterTypes):返回此Class对象所代表的类的指定公共成员方法；
2.6.7 Method[] getMethods()：返回包含类中公共成员方法的数组；
2.6.8 String getName():返回此Class对象字符串形式的实体名称；
2.6.9 String getSuperclass()：返回此Class对象的父类名称；
2.6.10 boolean isArray()：判断此Class对象是否表示一个数组；
2.6.11 boolean isPrimitive()：判断指定的Class对象是否是一个基本类型；
2.6.12 T newInstance()：创建此Class对象所表示的类的一个新对象。

package cn.itheima;public class Person{private String name;public int age;public Person(){System.out.println("Person is run");}public Person(String name,int age){this.age = age;this.name = name;}public String toString(){return name+":"+age;}}class  CreateClassDemo{public static void main(String[] args) {createPersonClass();}//通过Class对象创建类实例方法public static void createPersonClass() throws Exception{//获取Person类的Class对象String className = "cn.itheima.Person";Class clazz = Class.forName(className);//通过newInstance方法获取类的无参构造函数实例Person p = (Person)clazz.newInstance();}}

3、Constructor类
3.1 它代表某个类中的一个构造方法。适用于类中缺少空参数构造函数或需指定构造函数的初始化。
3.2 获取构造方法：
a 获取某一个构造方法：
Constructor constructor = 
           Class.forName("java.lang.String").getConstructor(String.class,int.class);
b 获取类中所有构造方法：
Constructor[] constructors =
           Class.forName("java.lang.String").getConstructors();


c 创建实例对象：
一般方式：Person p = new Person("lisi",30);
反射方式：Person p = (Person)constructor.newInstance("lisi",30);
PS:
1 创建实例时newInstance方法中的参数列表必须与获取构造方法中的getConstructor的参数列表一致；
2 newInstance():构造一个实例对象，每调用一次就构造一个对象；
3 利用Constructor类来创建类实例的优点：可指定构造函数；而Class类只能利用无参构造函数创建类实例对象；

//通过Constructor对象创建类实例public static void createPersonClass_2() throws Exception{String className = "cn.itheima.Person";Class clazz = Class.forName(className);//获取指定构造函数的类实例Constructor con = clazz.getConstructor(String.class,int.class);Person p = (Person)con.newInstance("lisi",30);System.out.println(p.toString);}

4、Field类
4.1 Field类：代表某个类中的一个成员变量。
4.2 常见方法：
Field getField(String s)：只能获取公有和父类中公有成员变量；
Field getDeclaredField(String s)：获取该类中任意成员变量，包括私有；
setAccessible(ture)：暴力访问：如果是私有字段，要先将该私有字段进行取消权限检查的能力；
set(Object obj, Object value)：将指定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值；
Object get(Object obj)：返回指定对象上Field表示的字段的值。

public static void getPersonField() throws Exception{//给变量赋值必须先有对象Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");Person p = (Person)clazz.newInstance();//获取所有的成员变量Field[] fs = clazz.getFields();for(Field f : fs){System.out.println(f);}//获取指定的成员变量Field fa = clazz.getField("age");Field fn = clazz.getDeclaredField("name");//显示改变后的值 fa.set(p,20); System.out.println(fa.get(p)); //暴力访问 fn.setAccessible(true); fn.set(p,"zhangsan"); System.out.println(fn.get(p));}

5、Method类
Method类：代表某个类中的一个成员方法。
5.1 特点：专家模式：谁调用这个数据，谁就是调用它的专家。
总结：变量使用方法：方法本身知道如何实现执行的过程，即"方法对象"调用方法，才执行了方法的各个细节。
5.2 常见方法：
Method[] getMethods()：只获取公共和父类中的方法。
Method[] getDeclaredMethods()：获取本类中包含私有。
Method getMethod("方法名"，参数.class（如果是空参可以写null）);
Object invoke(Object obj ,参数)：调用方法。如果方法是静态，invoke方法中的对象参数可以为null。
如：
一般方式：System.out.println(str.charAt(1));
反射方式：System.out.println(charAt.invoke(str,1));若第一个参数为null，代表Method方法对应的是一个静态方法。

//获取Person类中的方法public static void getPersonMethod() throws Exception{Class clazz = Class.forName("cn.itheima.Person");Person p = (Person)clazz.newInstance();//获取单个方法Method me = clazz.getMethod("toString",null);Object returnValue = me.invoke(p,null);System.out.println(returnValue);//获取所有方法Method[] mes = clazz.getMethods();for(Method me : mes){System.out.println(me);}}

5.3 jdk1.4和jdk1.5的invoke方法的区别：
jdk1.5：public Object invoke(Object obj,Object...args)
jdk1.4：public Object invoke(Object obj,Object...[] args)，
即按jdk1.4的语法，需要将一个数组作为参数传递给invoke方法时，数组中的每个元素分别对应被调用方法中的一个参数，
所以，调用charAt方法的代码也可以用jdk1.4改写为：charAt.invoke("str",new Object[]{1})形式。

5.4 用反射方式执行类中的main方法：
5.4.1 写一个能够根据用户提供的类名，去执行该类中的main方法的程序。可以用普通方式和反射方式，为什么要用反射去调用呢？
答：一般方式调用方法必须有明确的对象；反射不用。
5.4.2 启动Java程序的main方法的参数是一个字符串数组，即public static void main(String[] args)，通过反射方式来调用
这个main方法时，如何为invoke方法传递参数呢？
答：按jdk1.5的语法，整个数组是一个参数，而按jdk1.4的语法，数组中的每个元素对应一个参数，当把一个字符串数组作为参数
传递给invoke方法时，Jdk1.5因为要兼容jdk1.4，会按jdk1.4的语法进行处理，即把数组打散成为若干个单独的参数。所以，在给
main方法传递参数时，不能使用代码：mainMethod.invoke(null,new String[]{"xxx"}),javac只能把它当作jdk1.4的语法进行理解，
因此会出现参数类型不对的问题。
解决办法：
mainMethod.invoke(null,new Object[]{new String[]{"xxx"});
mainMethod.invoke(null,(Object)new String[]{"xxx"});，此时编译器会做特殊处理，
编译时不把参数当作数组看待，也就不会将数组打散成若干参数了。

5.6 数组的反射
5.6.1 数组的反射：具有相同维数和元素类型的数组属于同一个类型，即具有相同的Class实例对象。
5.6.2 代表数组的Class实例对象的getSuperClass()方法返回的父类为Object类对应的Class。
5.6.3 Object与String有父子关系；Object[]与String[]没有父子关系；所以Object x ="abc";能
强制转换成String x ="abc";new Object[]{"aaa","bb"}不能强制转换成new String[]{"aaa","bb"}; 
5.6.4 如何得到某个数组中的某个元素的类型，
例：
     int a = new int[3];//我想通过反射知道a的具体类型，这个无法办到。
     Object[] obj=new Object[]{"ABC",1};//因为反射后为Object[],它的类型是任意的。
无法得到某个数组的具体类型，只能得到其中某个元素的类型，
如：
     Obj[0].getClass().getName();//得到的是java.lang.String。
5.6.5 Array工具类用于完成对数组的反射操作。
Array.getLength(Object obj)：获取数组的长度；
Array.get(Object obj,int x)：获取数组中的元素；
5.6.6 基本类型的一维数组可以被当作Object类型使用，不能当作Object[]类型使用；
非基本类型的一维数组，既可以当做Object类型使用，又可以当做Object[]类型使用。
5.7 HashCode的分析
5.7.1 HashCode():一种元素查找方式。它将集合分为若干存储区域，每个对象可以计算出一个哈希码，可将哈希码分组，每组
分别对应某个存储区域，根据一个对象的哈希码就可以确定该对象应该存储的区域。
5.7.2 HashSet类：采用哈希算法存取对象的集合。它内部采用对某个数字n进行取余的方式，对哈希码进行分组和划分对象的存储区域。
Object类中定义了一个hashCode()方法来返回每个Java对象的哈希码，当从HashSet集合中查找某个对象时，Java系统首先
调用对象的hashCode()方法获得该对象的哈希码，然后根据哈希码找到对应的存储区域，最后取出该存储区域内的每个元素
与该对象进行equals方法比较，这样不用遍历集合中的所有元素就可以得到结论。因此HashSet类有较好的检索功能，但是其
存储效率较低，因为要通过分区存储。
提示：1，通常一个类的两个实例对象用equals()方法比较的结果相等时，他们的哈希码也必须相等，但反之则不成立。
即：equals方法比较结果不相等的对象可以有相同的哈希码，或哈希码相同的两个对象equals方法比较的结果可以不等。
2，当一个对象被存储进HashSet集合中后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了，否则，对象修改后的哈希值
与最初存储进HashSet集合中的哈希值就不相同了。这时，即使在contains方法使用该对象的当前引用作为的参数去HashSet集合
中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中单独删除当前对象，从而造成内存泄露。

package cn.itheima;public class ReflectPoint {private int x;public int y;public ReflectPoint(int x, int y) {super();this.x = x;this.y = y;}@Overridepublic int hashCode() {final int prime = 31;int result = 1;result = prime * result + x;result = prime * result + y;return result;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj)return true;if (obj == null)return false;if (getClass() != obj.getClass())return false;ReflectPoint other = (ReflectPoint) obj;if (x != other.x)return false;if (y != other.y)return false;return true;}}

三、反射的作用

反射的作用--->实现框架功能
1、框架与框架要解决的核心问题
我做房子卖个用户，用户自己安装门窗和空调，我做的房子就是框架，用户需要使用我的框架，把门窗插入我提供的框架中。
框架与工具类有区别：工具类被用户的类调用，而框架则是调用用户提供的类。
2、框架要解决的核心问题
因为写框架时无法知道要被调用的类名，在程序中无法直接new某个类的实例对象，所以，要借助反射。
3、应用

package cn.itheima;import java.io.FileInputStream;import java.io.InputStream;import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;import java.util.HashSet;import java.util.Properties;public class ReflectTest2 {public static void main(String[] args)throws Exception{//导入未知文件，这个文件由用户自己定义InputStream ips = new FileInputStream("config.properties");Properties props = new Properties();props.load(ips);ips.close();//关闭流对象，对象ips由虚拟机关闭。 //获取类名String className = props.getProperty("className");Collection collections = (Collection)Class.forName(className).newInstance();//Collection collections = new ArrayList();//可重复//Collection collections = new HashSet();//不可重复ReflectPoint pt1 = new ReflectPoint(3,3);ReflectPoint pt2 = new ReflectPoint(5,4);//pt1和pt3有两个独立的内存地址，哈希值不同。但当equals覆盖后，哈希值相同。ReflectPoint pt3 = new ReflectPoint(3,3);collections.add(pt1);collections.add(pt2);collections.add(pt3);collections.add(pt1);//pt1.y = 7;//collections.remove(pt1);//此时的哈希值就不是原始值，所以删除不了原来的pt1.System.out.println(collections.size());}}