反射
将静态的Java语言升级为准动态语言 -> 扩展JVM-
info
- Java反射机制概述
- 理解Class类并获取Class实例
- 类的加载和ClassLoader
- 创建运行时类的对象
- 获取运行时类的完整结构
- 调用运行时类的指定结构
动态语言
- 是一类在运行时可以改变其结构的语言:例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进,已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通过俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改边自身结构
主要的动态语言:Object-c、C#、JavaScript、PHP、Python
静态语言
- 与动态语言相对应的,运行时结构不可改变的语言就是静态语言。如Java、C、C++
- Java不是动态语言,但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性,我们可以利用反射机制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
Reflection反射
是Java被视为准动态语言的关键,反射机制允许程序在执行期借助Reflection API获取任何类的内部信息,并能直接操作任意对象的内部属性及方法
Class c = Class.forName("java.lang.String")
- 加载完类之后,在堆内存的方法区中就产生了一个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。这个对象就是一面镜子,通过这个镜子看到类的结构,所以,我们形象的称之为:反射
- 正常方式: 引入需要的包类名称 -> 通过new实例化 -> 取得实例化对象
- 反射方式: 实例化对象 ->
getClass()
方法 -> 得到完整的包类名称
Java反射机制提供的功能:
- 在运行时判断任意一个对象所属的类
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时获取泛型信息
- 在运行时调用任意一对象的成员变量和方法
- 在运行时处理注解
- 生成动态代理
Class类与反射
Object类中定义了一下方法, 此方法将被所有子类继承
public final Class getClass()
此方法的返回值类型是一个Class类,此类是Java反射的源头,实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解,即:可以通过对象反射求出类的名称
对象照镜子后可以得到的信息:某个类的属性,方法和构造器,某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言,JRE都为其保留了一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定的某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void[])的有关信息
@Testpublic void testAllTypeClass() {Class c1 = Object.class; //类Class c2 = Comparable.class; //接口Class c3 = String[].class; //一维数组Class c4 = int[][].class; //二维数组Class c5 = Override.class; //注解Class c6 = ElementType.class; //枚举Class c7 = Integer.class; //基本数据类型Class c8 = void.class; //void类型Class c9 = Class.class; //Class本身是个类System.out.println(c1);System.out.println(c2);System.out.println(c3);System.out.println(c4);System.out.println(c5);System.out.println(c6);System.out.println(c7);System.out.println(c8);System.out.println(c9);int[] a = new int[10];int[] b = new int[20];//主要类型和维度一致,虽然数组长度不同,但是具有唯一的class对象System.out.println(a.getClass().hashCode());System.out.println(b.getClass().hashCode());}- Class本身也是一个类
- Class对象只能由系统建立对象
- 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
- 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
- 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class类实例所生成
- 通过Class可以完整地得到一个类中地所有被加载的结构
- Class类是Reflection的根源,针对任何想要动态加载、运行的类,唯有先获得Class对象
Class类的常用方法
static forName(String name)
Object newInstance()
getName()
Class getSuperClass()
Class[] getInterfaces()
ClassLoader getClassLoader()
Constructor[] getConstructors
Method getMethod(String name. Class.. T)
Field[] getDeclaredFields()
获取Class类的实例
若已知具体的类,通过类的class属性获取,该方法最为安全可靠,程序性能最高
Class clazz = Person.class;
已知某个类的实例,调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Class clazz = person.getClass();
已知一个类的全类名,且该类在类路径下,可通过Class类的静态方法forName()获取,可能抛出 ClassNotFoundException
Class clazz = Class.forName("demo01.Student");
@Testpublic void testClassForName() throws ClassNotFoundException {//通过反射获得类的Class对象Class class1 = Class.forName("Pojo.User");Class class2 = Class.forName("Pojo.User");Class class3 = Class.forName("Pojo.User");Class class4 = Class.forName("Pojo.User");//一个类只有一个Class对象//一个类被加载后,类的整个结构都会被封装在class对象中System.out.println(class1.hashCode());System.out.println(class2.hashCode());System.out.println(class3.hashCode());System.out.println(class4.hashCode());}内置基本数据类型可以直接用类名.Type
还可以利用
ClassLoader
Java内存结构 (详见JVM笔记)
- 堆 :
- 存放new的对象和数组
- 可以被所有的线程共享,不会存放别的对象的引用
- 存放new的对象和数组
- 栈:
- 存放基本变量类型(会包含这个基本类型的具体数值)
- 引用对象的变量(会存放这个引用在堆里面的具体地址)
- 存放基本变量类型(会包含这个基本类型的具体数值)
- 方法区(特殊的堆):
- 可以被所有的线程共享
- 包含了所有的class和static变量
类的加载过程与ClassLoader的理解
- 类的加载Load: 将类的class文件读入内存,并为之创建一个
java.lang.Class
对象。此过程由类加载器完成- 将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构,然后生成一个代表这个类的
java.lang.Class
对象
- 类的链接Link:将类的二进制数据合并到JRE中
- 验证:确保加载的类信息符合JVM规范,没有安全方面的问题
- 准备:正式为类变量(static)分配内存并设置类变量默认初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配。
- 解析:虚拟机常量池的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程
- 类的初始化Initialize: JVM负责对类进行初始化
- 执行类构造器
<clinit>()
方法的过程。它是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的,不是构造该类的构造器) - 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行初始化,则需要先触发其父类的初始化
- 虚拟机保证一个类的
<clinit>()
方法在多线程环境中被正确加锁同步
- 将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构,然后生成一个代表这个类的
实例
分析
静态代码块 -> 构造方法 -> m=100
- 加载到内存,会产生一个类对应Class对象
- 链接,链接结束后
m = 0
- 初始化: 合并代码
重点:
1. 在将`class`字节码文件加载到内存时,生成`java.lang.Class`对象2. 在链接(二进制代码合并到JVM的运行状态时),为static分配内存并设置默认值3. 类构造器的`<clinit>()`方法对static赋值和static代码块进行合并
类初始化
什么时候类被初始化?
- 类的主动引用(一定会发生类的初始化)
- 类的被动引用(不会发生类的初始化)
- 类的主动引用
- 当虚拟机启动,先初始化main方法所在的类
- new一个类的对象
- 使用
java.lang.reflect
包的方法对类进行反射调用 - 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
- 当初始化一个类,如果其父亲没有被初始化,则会先初始化它的父亲
- 类的被动引用
- 当访问一个静态域时,只有真正声名这个域的类才会被初始化。如,当同坐子类引用父类的 静态变量,不会导致子类初始化
- 通过数组定义引用,不会触发类的初始化
- 引用常量不会出发此类的初始化(常量在连接阶段就存入调用类的常量池中了)
类加载器
类加载器的作用
- 类加载的作用:将Class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法去的运行时数据结构然后再堆中生成一个代表这个类的
java.lang.Class
对象,作为方法区中类数据的访问入口 - 类缓存:标准的JavaSE类加载器可按照要求查找类,但一旦某个类被加载到类加载器中,它将维持加载(缓存)一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象
类加载器的作用是用来把类(class)装在进内存的,JVM规范定义了如下类型的类加载器
- 引导类加载器
Bootstrap Classloade
r: 用CPP编写,是JVM自带的类加载器,负责Java平台核心库,用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。 - 扩展类加载器
Extension Classloader
:负责jre/lib/ext
目录下的jar包或-D java.ext.dirs
指定目录下的jar包装入工作库。 - 系统类加载器
System Classloader
/Application Classloader
:负责java -classpath
或-D java.class.path
所指目录下的类与 jar包装入工作,是最常用的加载器。
双亲委派机制
java.lang.String
--> 假设自定义一个java.lang.String
-> app classloader -> extension classloader -> bootStrap classloader 发现重名则用户自定义的包失效一种保证安全性的机制
通过反射获取类的完整结构
Field, Method, Constructor, Super class, Interface, Annotation
- 实现的全部接口
- 所继承的父类
- 全部的构造器
- 全部的方法
- 全部的Field
- 注解
通过反射动态创建对象实例
动态创建类的对象:调用Class对象的
newInstance()
方法
- 类必须有一个无参构造方法
- 类的构造方法的访问权限要足够
步骤
1) 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class parameterTypes)
取得本类的指定参数类型的构造方法
2) 向构造方法的形参中传递一个对象数组进去,里面包含了构造方法需要的各个参数
3) 通过Constructor
实例化对象
4) Method.invoke(对象,方法参数值)
通过反射创建对象
通过反射调用方法
通过反射获取和设置属性
private
修饰的属性不能用属性.set()
的方式修改值- 用
setAccessible(true)
设置为可以被访问修改的
通过反射操作泛型
Java采用泛型擦除机制来引入泛型,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问题,但是一旦编译完成,所有和泛型有关的类型全部擦除
为了通过反射操作这些类型,Java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元视类型齐名的类型
ParameterizedType
:表示一种参数化类型,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
反射操作注解
练习:实现ORM Object Relationship Mapping 对象关系映射
class Student{int id;String name;int age;}
id name age 001 哈哈 3 002 嘻嘻 4
- 类和表结构对应
- 属性和字段对应
- 对象和记录对应
要求:利用注解和反射完成类和表结构的映射关系
- 定义一个注解,用来注解
类
,表示数据库表名
- 定义一个注解,用来注解
属性
,指定属性对应在数据库表中的列名、类型、长度
- 定义一个Person实体类,用自定义的注解标注他
- 获取类上的注解,并读取注解中的属性值
- 获取属性上的注解,并读取注解中的属性值
- 以Person的
name
属性为例
- 以Person的