JavaSE基础教程(三十一)反射、类加载器、反射构造方法、成员变量、成员方法、反射配置文件运行类中的方法

第1章 类加载器

1.1 类的加载

当程序要使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过加载,连接,初始化三步来实现对这个类进行初始化。

  • 加载

就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。

任何类被使用时系统都会建立一个Class对象

  • 连接

验证 是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致

准备 负责为类的静态成员分配内存,并设置默认初始化值

解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

  • 初始化

就是我们以前讲过的初始化步骤

1.2 类初始化时机

  1. 创建类的实例
  2. 类的静态变量,或者为静态变量赋值
  3. 类的静态方法
  4. 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
  5. 初始化某个类的子类
  6. 直接使用java.exe命令来运行某个主类

1.3 类加载器

  • 负责将.class文件加载到内在中,并为之生成对应的Class对象。
  • 虽然我们不需要关心类加载机制,但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行

1.4 类加载器的组成

  • Bootstrap ClassLoader 根类加载器

也被称为引导类加载器,负责Java核心类的加载

比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中

  • Extension ClassLoader 扩展类加载器

负责JRE的扩展目录中jar包的加载。

在JDK中JRE的lib目录下ext目录

  • System ClassLoader 系统类加载器

负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件,以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。

通过这些描述就可以知道我们常用的类,都是由谁来加载完成的。

到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了,那么,如果我们仅仅站在这些class文件的角度,我们如何来使用这些class文件中的内容呢?

这就是我们反射要研究的内容。

第2章 反射

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。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。

2.1 Class类

阅读API的Class类得知,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

  • 获取Class对象的三种方式

方式一: 通过Object类中的getObject()方法

Person p = new Person();
Class c = p.getClass();

方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象(任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单)。

Class c2 = Person.class;

方式三: 通过Class类中的方法(将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可)。

Class c3 = Class.forName("Person");
  • 注意:第三种和前两种的区别

前两种你必须明确Person类型.

后面是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了

  • 代码演示
/*
 * 获取.class字节码文件对象的方式
 * 		1:通过Object类中的getObject()方法
 * 		2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象
 * 		3: 反射中的方法,
 * 			public static Class forName(String className) throws ClassNotFoundException
 * 			返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象 
 */
public class ReflectDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
		// 1: 通过Object类中的getObject()方法
		// Person p1 = new Person();
		// Class c1 = p1.getClass();
		// System.out.println("c1 = "+ c1);

		// 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象
		// Class c2 = Person.class;
		// System.out.println("c2 = "+ c2);

		// 3: 反射中的方法
		Class c3 = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");// 包名.类名
		System.out.println("c3 = " + c3);
	}
}
  • Person类
package cn.itcast_01_Reflect;
public class Person {
	//成员变量
	public String name;
	public int age;
	private String address;

	//构造方法
	public Person() {
		System.out.println("空参数构造方法");
	}
	
	public Person(String name) {
		this.name = name;
		System.out.println("带有String的构造方法");
	}
	//私有的构造方法
	private Person(String name, int age){
		this.name = name;
		this.age = age;
		System.out.println("带有String,int的构造方法");
	}
	
	public Person(String name, int age, String address){
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.address = address;
		System.out.println("带有String, int, String的构造方法");
	}
	
	//成员方法
	//没有返回值没有参数的方法
	public void method1(){
		System.out.println("没有返回值没有参数的方法");
	}
	//没有返回值,有参数的方法
	public void method2(String name){
		System.out.println("没有返回值,有参数的方法 name= "+ name);
	}
	//有返回值,没有参数
	public int method3(){
		System.out.println("有返回值,没有参数的方法");
		return 123;
	}
	//有返回值,有参数的方法
	public String method4(String name){
		System.out.println("有返回值,有参数的方法");
		return "哈哈" + name;
	}
	//私有方法
	private void method5(){
		System.out.println("私有方法");
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]";
	}
}

2.2 通过反射获取构造方法并使用

在反射机制中,把类中的成员(构造方法、成员方法、成员变量)都封装成了对应的类进行表示。其中,构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法:

  • 返回一个构造方法
    • public Constructor<T> getConstructor(Class<?>… parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法
    • public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)
  • 返回多个构造方法
    • public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法
    • public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)
  • 获取构造方法的代码演示:
public class ReflectDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
		//获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名
		
		//获取所有的构造方法
		//Constructor[] cons = c.getConstructors();
		Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors();
		for (Constructor con : cons) {
			System.out.println(con);
		}
		
		System.out.println("------------------------");
		//获取一个构造方法
		//public Person() 
		Constructor con1 = c.getConstructor(null);
		System.out.println(con1);
		
		//public Person(String name)
		Constructor con2 = c.getConstructor(String.class);
		System.out.println(con2);
		
		//private Person(String name, int age)
		Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
		System.out.println(con3);
		
		//public Person(String name, int age, String address)
		Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class);
		System.out.println(con4);
	}
}

2.2.1 通过反射方式,获取构造方法,创建对象

获取构造方法,步骤如下:

  1. 获取到Class对象
  2. 获取指定的构造方法
  3. 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象
public class ConstructorDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		//1,获取到Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名
		//2,获取指定的构造方法
		//public Person()
		//Constructor con = c.getConstructor(null);
		
		//public Person(String name, int age, String address)
		Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
		
		//3,通过构造方法类中Constructor的方法,创建对象
		//Object obj = con.newInstance(null);
		Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨");
		
		//显示
		System.out.println(obj);
	}
}

2.2.2 通过反射方式,获取私有构造方法,创建对象

AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。

对于公共成员、默认(打包)访问成员、受保护成员和私有成员,在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法,或者创建和初始化类的新实例的时候,会执行访问检查。常用方法如下:

参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。

获取私有构造方法,步骤如下:

  1. 获取到Class对象
  2. 获取指定的构造方法
  3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法
  4. 通过构造方法类Constructor中的方法,创建对象

public T newInstance(Object… initargs)

  • 代码演示:
public class ConstructorDemo2 {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		//1,获取到Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");//包名.类名
		
		//2,获取指定的构造方法
		//private Person(String name, int age)
		Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
		
		//3,暴力反射 
		con.setAccessible(true);//取消 Java 语言访问检查
		
		//4,通过构造方法类中的功能,创建对象
		Object obj = con.newInstance("小明", 23);
		System.out.println(obj);
		
	}
}

2.3 通过反射获取成员变量并使用

在反射机制中,把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量:

  • 返回一个成员变量
    • public Field getField(String name) 获取指定的 public修饰的变量
    • public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量
  • 返回多个成员变量
    • public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量
    • public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)
  • 获取成员变量的代码演示:
public class FieldDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException {
		//获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
		
		//获取成员变量
		//多个变量
		//Field[] fields = c.getFields();
		Field[] fields =  c.getDeclaredFields();
		for (Field field : fields) {
			System.out.println(field);
		}
		System.out.println("-----------------");
		//一个变量
		//public int age;
		Field ageField = c.getField("age");
		System.out.println(ageField);
		
		//private String address
		Field addressField = c.getDeclaredField("address");
		System.out.println(addressField);
	}
}

2.3.1 通过反射,创建对象,获取指定的成员变量,进行赋值与获取值操作

获取成员变量,步骤如下:

  1. 获取Class对象
  2. 获取构造方法
  3. 通过构造方法,创建对象
  4. 获取指定的成员变量(私有成员变量,通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问)
  5. 通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
    • public void set(Object obj, Object value)

在指定对象obj中,将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值

  • public Object get(Object obj)

返回指定对象obj中,此 Field 对象表示的成员变量的值

  • 代码演示:
public class FieldDemo2 {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
		//1,获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
		//2,获取构造方法
		//public Person(String name) 
		Constructor con = c.getConstructor(String.class);
		//3,通过构造方法,创建对象
		Object obj = con.newInstance("小明");
		//4,获取指定的成员变量
		//public String name;
		Field nameField = c.getField("name");
		//public int age;
		Field ageField = c.getField("age");
		//private String address;
		Field addressField = c.getDeclaredField("address");
		addressField.setAccessible(true); //取消 Java 语言访问检查
		
		//5,通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值
		System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
		System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
		System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
		
		//赋值
		ageField.set(obj, 23);
		addressField.set(obj, "凯利广场");
		
		System.out.println("------------------------");
		System.out.println("name = "+ nameField.get(obj));
		System.out.println("age = "+ ageField.get(obj));
		System.out.println("address = "+ addressField.get(obj));
	}
}

2.4 通过反射获取成员方法并使用

在反射机制中,把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法:

  • 返回获取一个方法:
    • public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)

获取public 修饰的方法

  • public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)

获取任意的方法,包含私有的

参数1: name 要查找的方法名称; 参数2: parameterTypes 该方法的参数类型

  • 返回获取多个方法:
    • public Method[] getMethods() 获取本类与父类中所有public 修饰的方法

public Method[] getDeclaredMethods() 获取本类中所有的方法(包含私有的)

  • 获取成员方法的代码演示:
public class MethodDemo {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException {
		//获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
		
		//获取多个方法
		//Method[] methods = c.getMethods();
		Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
		for (Method method : methods) {
			System.out.println(method);
		}
		
		System.out.println("-----------------------");
		//获取一个方法:
		//public void method1()
		Method method = c.getMethod("method1", null);
		System.out.println(method);
		//public String method4(String name){
		method = c.getMethod("method4", String.class);
		System.out.println(method);
		//私有方法
		//private void method5()
		method = c.getDeclaredMethod("method5", null);
		System.out.println(method);
	}
}

2.4.1 通过反射,创建对象,调用指定的方法

获取成员方法,步骤如下:

  1. 获取Class对象
  2. 获取构造方法
  3. 通过构造方法,创建对象
  4. 获取指定的方法
  5. 执行找到的方法
    • public Object invoke(Object obj, .. args)

执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。

  • 代码演示:
public class MethodDemo2 {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		//1, 获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
		//2,获取构造方法
		//public Person(String name, int age, String address){
		Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
		//3,通过构造方法,创建对象
		Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
		//4,获取指定的方法
		//public void method1()  没有返回值没有参数的方法
		//Method m1 = c.getMethod("method1", null);
		
		//public String method4(String name)
		Method m4 = c.getMethod("method4", String.class);
		
		//5,执行找到的方法
		//m1.invoke(obj, null);
		
		Object result = m4.invoke(obj, "itcast");
		System.out.println("result = " + result);
	}

2.4.2 通过反射,创建对象,调用指定的private 方法

获取私有成员方法,步骤如下:

  1. 获取Class对象
  2. 获取构造方法
  3. 通过构造方法,创建对象
  4. 获取指定的方法
  5. 开启暴力访问
  6. 执行找到的方法
    • public Object invoke(Object obj, .. args)

执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。

  • 代码演示:
public class MethodDemo3 {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		//1, 获取Class对象
		Class c = Class.forName("cn.itcast_01_Reflect.Person");
		//2,获取构造方法
		//public Person(String name, int age, String address){
		Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
		//3,通过构造方法,创建对象
		Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨");
		//4,获取指定的方法
		//private void method5(){
		Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null);
		//5,开启暴力访问
		m5.setAccessible(true);
		//6,执行找到的方法
		m5.invoke(obj, null);
	}
}

第3章 反射练习

3.1 泛型擦除

思考,将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据,如何实现呢?

我来告诉大家,其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的,这种现象我们称为泛型的擦除。那么,我们可以通过反射技术,来完成向有泛型约束的集合中,添加任意类型的元素

  • 代码如下:
public class ReflectTest {
	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		ArrayList list = new ArrayList();
		//添加元素到集合
		list.add(new Integer(30));
		list.add(new Integer("12345"));
		list.add(123);
		//list.add("哈哈");//因为有泛型类型的约束
		System.out.println(list);
		
		//通过反射技术,实现添加任意类型的元素
		//1, 获取字节码文件对象
		//Class c = list.getClass();
		//Class c = ArrayList.class;
		Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");
		
		//2, 找到add()方法
		// public boolean add(E e)
		Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);
		
		//3,  执行add()方法
		addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈");
		System.out.println(list);
	}
}

3.2 反射配置文件

  • 通过反射配置文件,运行配置文件中指定类的对应方法

读取Peoperties.txt文件中的数据,通过反射技术,来完成Person对象的创建

Peoperties.txt文件内容如下:

className=cn.itcast_01_Reflect.Person
methodName=method5
  • 读取配置文件,调用指定类中的对应方法
public class ReflectTest2 {
	public static void main(String[] args)
			throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException,
			InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		// 通过Properties集合从文件中读取数据
		Properties prop = new Properties();
		// 读取文件中的数据到集合中
		prop.load(new FileInputStream("properties.txt"));
		// 获取键所对应的值
		String className = prop.getProperty("className");
		System.out.println(className);

		// 1,获取Person.class 字节码文件对象
		Class c = Class.forName(className);
		// 2,获取构造方法
		// public Person(String name, int age, String address)
		Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);

		// 3,创建对象
		Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中国");
		System.out.println(obj);

		// 4,获取指定的方法
		// private void method5(){}
		String methodName = prop.getProperty("methodName");
		Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null);
		// 5,开启暴力访问
		m5.setAccessible(true);
		// 6,执行找到的方法
		m5.invoke(obj, null);
	}
}

补充内容

class文件对象

反射概念

类的加载

配套资料和源码下载

[dm href=’https://www.jikewenku.com/product/1319.html’]立即下载[/dm]

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