java动态之反射机制relection

JAVA的动态性

      •反射机制

•动态编译

•动态执行javascript代码

•动态字节码操作

动态语言

• 动态语言

– 程序运行 时 ， 可以 改变 程序结构 或 变量 类型。典型的语言：

• Python 、 ruby 、 javascript 等。

•如下javascript代码：

functiontest(){          vars = "var a=3;var b=5;alert(a+b);";          eval(s);}

C,  C++,  JAVA不是动态语言，JAVA可以称之为“准动态语言”。但是JAVA有一定的动态性，我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。

JAVA的动态性让编程的时候更加灵活！

反射机制介绍

• 反射机制

– 指的是可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的类 。

– 程序在运行状态中，可以动态加载一个只有名称的类，对于 任意一 个已加载的类， 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 ；

               Class  c = Class.forName("com.bjsxt.test.User");

– 加载完类之后，在堆内存中，就产生了一个  Class  类型的对象（一个类只有一个  Class  对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子 看到类 的结构，所以，我们形象的称之为：反射。 

Class类介绍

• java.lang.Class类十分特殊，用来表示java中类型(class/interface/enum/annotation       /primitive type/void)本身。

–Class类的对象包含了某个被加载类的结构。一个被加载的类对应一个Class对象。

–当一个class被加载，或当加载器（class loader）的defineClass()被JVM调用，JVM 便自动产生一个Class 对象。

•Class类是Reflection的根源。

–针对任何您想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class 对象

Class类的对象如何获取?

•运用getClass()

•运用Class.forName()（最常被使用）

•运用.class 语法

课堂代码如下：

package com.bjsxt.test.bean; public class User {         private int id;    private int age;    private String uname;         public int getId() {        return id;    }    public void setId(int id) {        this.id = id;    }    public int getAge() {        return age;    }    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }    public String getUname() {        return uname;    }         public void setUname(String uname) {        this.uname = uname;    }         public void setUname() {        this.uname = "高淇";    }         public User(int id, int age, String uname) {        super();        this.id = id;        this.age = age;        this.uname = uname;    }         //javabean必须要有无参的构造方法！    public User() {    }}

package com.bjsxt.test; /** * 测试各种类型(class,interface,enum,annotation,primitive type,void)对应的java.lang.Class对象的获取方式 * @author 尚学堂高淇    www.sxt.cn * */@SuppressWarnings("all")public class Demo01 {         public static void main(String[] args) {        String path = "com.bjsxt.test.bean.User";                 try {                         Class clazz = Class.forName(path);            //对象是表示或封装一些数据。  一个类被加载后，JVM会创建一个对应该类的Class对象，类的整个结构信息会放到对应的Class对象中。            //这个Class对象就像一面镜子一样，通过这面镜子我可以看到对应类的全部信息。            System.out.println(clazz.hashCode());                         Class clazz2 = Class.forName(path); //一个类只对应一个Class对象            System.out.println(clazz2.hashCode());                         Class strClazz = String.class;            Class strClazz2 = path.getClass();             System.out.println(strClazz==strClazz2);                         Class intClazz =int.class;                         int[] arr01 = new int[10];            int[][] arr02 = new int[30][3];            int[] arr03 = new int[30];            double[] arr04 = new double[10];                         System.out.println(arr01.getClass().hashCode());            System.out.println(arr02.getClass().hashCode());            System.out.println(arr03.getClass().hashCode());            System.out.println(arr04.getClass().hashCode());                                  } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }             }     }

反射机制动态调用构造器、方法、属性

    

package com.bjsxt.test; import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Field;import java.lang.reflect.Method; /** * 应用反射的API，获取类的信息(类的名字、属性、方法、构造器等) * @author 尚学堂高淇  www.sxt.cn * */public class Demo02 {    public static void main(String[] args) {        String path = "com.bjsxt.test.bean.User";                 try {            Class clazz = Class.forName(path);                         //获取类的名字            System.out.println(clazz.getName());//获得包名+类名：com.bjsxt.test.bean.User            System.out.println(clazz.getSimpleName());  //获的类名：User                         //获取属性信息//          Field[] fields = clazz.getFields(); //只能获得public的field            Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();//获得所有的field            Field f = clazz.getDeclaredField("uname");            System.out.println(fields.length);            for(Field temp:fields){                System.out.println("属性："+temp);            }            //获取方法信息            Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();            Method m01 = clazz.getDeclaredMethod("getUname", null);            //如果方法有参，则必须传递参数类型对应的class对象            Method m02 = clazz.getDeclaredMethod("setUname", String.class);             for(Method m:methods){                System.out.println("方法："+m);            }                         //获得构造器信息            Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(int.class,int.class,String.class);            System.out.println("获得构造器："+c);            for(Constructor temp:constructors){                System.out.println("构造器："+temp);            }                                  } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }}

package com.bjsxt.test; import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Field;import java.lang.reflect.Method; import com.bjsxt.test.bean.User; /** * 通过反射API动态的操作：构造器、方法、属性 * @author 尚学堂高淇 www.sxt.cn * */public class Demo03 {    public static void main(String[] args) {         String path = "com.bjsxt.test.bean.User";                 try {            Class<User> clazz = (Class<User>) Class.forName(path);                         //通过反射API调用构造方法，构造对象            User u = clazz.newInstance();   //其实是调用了User的无参构造方法            System.out.println(u);                         Constructor<User> c = clazz.getDeclaredConstructor(int.class,int.class,String.class);            User u2 = c.newInstance(1001,18,"高淇二");            System.out.println(u2.getUname());                         //通过反射API调用普通方法            User u3 = clazz.newInstance();            Method method = clazz.getDeclaredMethod("setUname", String.class);            method.invoke(u3, "高淇三");   //u3.setUname("高淇三");            System.out.println(u3.getUname());                         //通过反射API操作属性            User u4 = clazz.newInstance();            Field f = clazz.getDeclaredField("uname");            f.setAccessible(true); //这个属性不需要做安全检查了，可以直接访问            f.set(u4, "高淇四");       //通过反射直接写属性            System.out.println(u4.getUname());  //通过反射直接读属性的值            System.out.println(f.get(u4));                                  } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }                  }}

反射操作泛型

•Java采用泛型擦除的机制来引入泛型。Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦。但是，一旦编译完成，所有的和泛型有关的类型全部擦除。

•为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需要，Java就新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable 和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

•ParameterizedType: 表示一种参数化的类型，比如Collection<String>

•GenericArrayType: 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型

•TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口

•WildcardType: 代表一种通配符类型表达式，比如?, ? extends Number, ? super Integer【wildcard是一个单词：就是“通配符”

package com.bjsxt.test; import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.ParameterizedType;import java.lang.reflect.Type;import java.util.List;import java.util.Map; import com.bjsxt.test.bean.User; /** * 通过反射获取泛型信息 * @author dell * */public class Demo04 {         public void test01(Map<String,User> map,List<User> list){        System.out.println("Demo04.test01()");    }         public Map<Integer,User> test02(){        System.out.println("Demo04.test02()");        return null;    }         public static void main(String[] args) {         try {                         //获得指定方法参数泛型信息            Method m = Demo04.class.getMethod("test01", Map.class,List.class);            Type[] t = m.getGenericParameterTypes();            for (Type paramType : t) {                System.out.println("#"+paramType);                if(paramType instanceof ParameterizedType){                    Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) paramType).getActualTypeArguments();                    for (Type genericType : genericTypes) {                        System.out.println("泛型类型："+genericType);                    }                }            }                         //获得指定方法返回值泛型信息            Method m2 = Demo04.class.getMethod("test02", null);            Type returnType = m2.getGenericReturnType();            if(returnType instanceof ParameterizedType){                    Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments();                     for (Type genericType : genericTypes) {                        System.out.println("返回值，泛型类型："+genericType);                    }                                 }                                  } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }                       }}

通过反射操作注解

•可以通过反射API:getAnnotations, getAnnotation获得相关的注解信息

课堂代码(定义泛型)

package com.bjsxt.test.annotation; import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target; @Target(value={ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface SxtTable {    String value();}

package com.bjsxt.test.annotation; import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target; @Target(value={ElementType.FIELD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface SxtField {    String columnName();    String type();    int length();}

课堂代码(类中使用注解)

package com.bjsxt.test.annotation; @SxtTable("tb_student")public class SxtStudent {         @SxtField(columnName="id",type="int",length=10)    private int id;    @SxtField(columnName="sname",type="varchar",length=10)    private String studentName;    @SxtField(columnName="age",type="int",length=3)    private int age;              public int getId() {        return id;    }    public void setId(int id) {        this.id = id;    }    public String getStudentName() {        return studentName;    }    public void setStudentName(String studentName) {        this.studentName = studentName;    }    public int getAge() {        return age;    }    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }          }

反射读取类中注解

package com.bjsxt.test; import java.lang.annotation.Annotation;import java.lang.reflect.Field; import com.bjsxt.test.annotation.SxtField;import com.bjsxt.test.annotation.SxtTable; /** * 通过反射获取注解信息 * @author 尚学堂高淇 * */public class Demo05 {    public static void main(String[] args) {         try {            Class clazz = Class.forName("com.bjsxt.test.annotation.SxtStudent");                         //获得类的所有有效注解            Annotation[] annotations=clazz.getAnnotations();            for (Annotation a : annotations) {                System.out.println(a);            }            //获得类的指定的注解            SxtTable st = (SxtTable) clazz.getAnnotation(SxtTable.class);            System.out.println(st.value());                         //获得类的属性的注解            Field f = clazz.getDeclaredField("studentName");            SxtField sxtField = f.getAnnotation(SxtField.class);            System.out.println(sxtField.columnName()+"--"+sxtField.type()+"--"+sxtField.length());                         //根据获得的表名、字段的信息，拼出DDL语句，然后，使用JDBC执行这个SQL，在数据库中生成相关的表                     } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }                  }}

反射机制性能问题

•setAccessible

–启用和禁用访问安全检查的开关,值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。并不是为true就能访问为false就不能访问。

–禁止安全检查，可以提高反射的运行速度。

•可以考虑使用：cglib/javaassist字节码操作

课堂代码：

package com.bjsxt.test; import java.lang.reflect.Method; import com.bjsxt.test.bean.User; /** * 通过跳过安全检查，提高反射效率 * 三种执行方法的效率差异比较 *  * @author 尚学堂高淇 www.sxt.cn * */public class Demo06 {         public static void test01(){        User u = new User();                 long startTime = System.currentTimeMillis();                 for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {            u.getUname();        }                 long endTime = System.currentTimeMillis();        System.out.println("普通方法调用，执行10亿次，耗时："+(endTime-startTime)+"ms");     }         public static void test02() throws Exception{        User u = new User();        Class clazz = u.getClass();        Method m = clazz.getDeclaredMethod("getUname", null);//      m.setAccessible(true);                 long startTime = System.currentTimeMillis();                 for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {            m.invoke(u, null);        }                 long endTime = System.currentTimeMillis();        System.out.println("反射动态方法调用，执行10亿次，耗时："+(endTime-startTime)+"ms");    }         public static void test03() throws Exception{        User u = new User();        Class clazz = u.getClass();        Method m = clazz.getDeclaredMethod("getUname", null);        m.setAccessible(true);  //不需要执行访问安全检查                 long startTime = System.currentTimeMillis();                 for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {            m.invoke(u, null);        }                 long endTime = System.currentTimeMillis();        System.out.println("反射动态方法调用，跳过安全检查，执行10亿次，耗时："+(endTime-startTime)+"ms");    }              public static void main(String[] args) throws Exception {        test01();        test02();        test03();    }}

执行结果：

1

2

3

普通方法调用，执行10亿次，耗时：2218ms

反射动态方法调用，执行10亿次，耗时：63427ms

反射动态方法调用，跳过安全检查，执行10亿次，耗时：14335ms

显然，通过测试我们发现反射比普通方法调用效率打打降低，但是可以通过禁止访问安全检查提高效率。万事都有利弊，反射降低了运行效率，但是灵活性提高了开发效率。