Java基礎(chǔ)之反射機(jī)制的示例分析

小編給大家分享一下Java基礎(chǔ)之反射機(jī)制的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

1、什么是Java反射機(jī)制？

在程序運(yùn)行中動(dòng)態(tài)地獲取類的相關(guān)屬性，同時(shí)調(diào)用對(duì)象的方法和獲取屬性，這種機(jī)制被稱之為Java反射機(jī)制

下面給出一個(gè)反射的簡單例子：

import lombok.Data;

@Data
public class User {

    public String username;
    private String password;

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "username='" + username + '\'' +
                ", password='" + password + '\'' +
                '}';
    }
}

public static void reflectionSimpleExample() throws Exception{
    User user = new User();
    System.out.println(user.toString());
	// 獲取對(duì)應(yīng)類的class
    Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
    Object obj = cls.newInstance();
    System.out.println(obj);
	// 獲取成員變量，注意要是public的
    Field field = cls.getField("username");
    System.out.println(field.get(obj));

}

2、反射機(jī)制原理

Java反射是Java實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)語言的關(guān)鍵，也就是通過反射實(shí)現(xiàn)類動(dòng)態(tài)加載

靜態(tài)加載： 在編譯時(shí)加載相關(guān)的類，如果找不到類就會(huì)報(bào)錯(cuò)，依賴性比較強(qiáng)動(dòng)態(tài)加載：在運(yùn)行時(shí)加載需要的類，在項(xiàng)目跑起來之后，調(diào)用才會(huì)報(bào)錯(cuò)，降低了依賴性

例子：靜態(tài)加載，如下代碼，如果找不到類的情況，代碼編譯都不通過

User user = new User();

而動(dòng)態(tài)加載，就是反射的情況，是可以先編譯通過的，然后在調(diào)用代碼時(shí)候，也就是運(yùn)行時(shí)才會(huì)報(bào)錯(cuò)

 Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.User");
Object obj = cls.newInstance();

Exception in thread “main” java.lang.ClassNotFoundException: com.example.core.example.reflection.User

java中的反射允許程序在執(zhí)行期借助jdk中Reflection API來獲取類的內(nèi)部信息，比如成員變量、成員方法、構(gòu)造方法等等，并能操作類的屬性和方法

java中反射的實(shí)現(xiàn)和jvm和類加載機(jī)制有一定的關(guān)系，加載好類之后，在jvm的堆中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)class類型的對(duì)象，這個(gè)class類包括了類的完整結(jié)構(gòu)信息，通過這個(gè)class對(duì)象就可以獲取到類的結(jié)構(gòu)信息，所以形象地稱之為java反射

3、Class類介紹

3.1、Class類基本介紹

然后這個(gè)Class類是什么？看下uml類圖：

Class也是類，因此也繼承Object類

Class不是直接new出來的，而是經(jīng)過系統(tǒng)創(chuàng)建的

User user = new User();

打個(gè)斷點(diǎn)，debug進(jìn)行看看源碼，可以看到傳統(tǒng)的直接new一個(gè)對(duì)象也是通過類加載器loadClass拿到的

java反射方式，通用通過調(diào)試看看：

 Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

同樣本質(zhì)也是通過ClassLoad再通過類的全類名

3.2、Class類對(duì)象的獲取方法 Class.forname()

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");

應(yīng)用場景：多用于讀取類全路徑，加載類

具體類.class
已經(jīng)知道具體類的情況，通過具體類的class屬性獲取

Class u = User.class;

應(yīng)用場景：多用于用于參數(shù)傳遞

對(duì)象.getClass
已經(jīng)創(chuàng)建好對(duì)象的情況，直接通過對(duì)象實(shí)例獲取class對(duì)象

Class cls = user.getClass();

應(yīng)用場景：通過創(chuàng)建好的對(duì)象，獲取Class對(duì)象

ClassLoader獲取

ClassLoader cl = user.getClass().getClassLoader();
Class cls = cl.loadClass("com.example.core.example.reflection.domain.User");

基本數(shù)據(jù)類型

Class cls = int.class;

包裝類

基本數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的包裝類可以通過.TYPE得到Class類對(duì)象

Class cls = Integer.TYPE;

3.3 、可以獲取Class對(duì)象的類型

1、外部類，成員內(nèi)部類，靜態(tài)內(nèi)部類，局部內(nèi)部類，匿名內(nèi)部類

2、interface：接口

3、數(shù)組

4、enum：枚舉

5、annotation：注解

6、基本數(shù)據(jù)類型

7、void8、Class… ，等等

import com.example.core.example.reflection.domain.User;
import lombok.ToString;

import java.util.List;

public class GetClassObjectExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 外部類
        Class<User> cls1 = User.class;
        // 接口
        Class<List> cls2 = List.class;
        // 數(shù)組
        Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;
        // 二維數(shù)組
        Class<String[][]> cls4 = String[][].class;
        // 注解
        Class<lombok.ToString> cls5 = ToString.class;

        // 枚舉
        Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;
        // 基本數(shù)據(jù)類型
        Class<Long> cls7 = Long.class;
        // void 數(shù)據(jù)類型
        Class<Void> cls8 = Void.class;
        // Class
        Class<Class> cls9 = Class.class;

        System.out.println(cls1);
        System.out.println(cls2);
        System.out.println(cls3);
        System.out.println(cls4);
        System.out.println(cls5);
        System.out.println(cls6);
        System.out.println(cls7);
        System.out.println(cls8);
        System.out.println(cls9);
    }
}

4、java反射的作用？

可以通過外部類的全路徑名創(chuàng)建對(duì)象，并使用這些類可以枚舉出類的全部成員，包括構(gòu)造函數(shù)、屬性、方法利用反射 API 訪問類的私有成員

5、反射API主要類

1、java.lang.Class：代表一個(gè)類，表示某個(gè)類在jvm堆中的對(duì)象

2、 java.lang.reflect.Method：代表類的方法

3、 java.lang.reflect.Field：代表類的成員變量

4、 java.lang.reflect.Constructor：代表類額構(gòu)造方法

6、Java反射的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：使用Java反射可以靈活動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建和使用對(duì)象，反射是框架的底層支撐缺點(diǎn)：使用Java反射，基本就是解釋執(zhí)行的，對(duì)執(zhí)行速度是有影響的

7、反射調(diào)用的優(yōu)化方法

前面介紹了Java反射雖然很靈活，但是缺點(diǎn)就是調(diào)用時(shí)候比較慢，相對(duì)直接new對(duì)象來說，情況是怎么樣的？下面通過例子進(jìn)行試驗(yàn)：

import com.example.core.example.reflection.domain.User;

import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflectionExample {

    private static final Integer TOTAL_COUNT = 1000000;

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        test0();
        test1();
        test2();
    }

    public static void test0() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        User user = new User();
        for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
            user.hello();
        }
        System.out.println(String.format("傳統(tǒng)調(diào)用方法執(zhí)行時(shí)間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
    }

    public static void test1() throws Exception{
        long start = System.currentTimeMillis();
        Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
        Object obj = cls.newInstance();
        Method hello = cls.getMethod("hello");
        for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
            hello.invoke(obj);
        }
        System.out.println(String.format("反射方法調(diào)用執(zhí)行時(shí)間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
    }

    public static void test2() throws Exception{
        long start = System.currentTimeMillis();
        Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
        Object obj = cls.newInstance();
        Method hello = cls.getMethod("hello");
        // 關(guān)鍵，取消調(diào)用反射方法時(shí)的安全檢查
        hello.setAccessible(true);
        for (int i = 0 ; i < TOTAL_COUNT; i++) {
            hello.invoke(obj);
        }
        System.out.println(String.format("優(yōu)化后的反射方法調(diào)用執(zhí)行時(shí)間:%d" , System.currentTimeMillis() - start));
    }
}

傳統(tǒng)調(diào)用方法執(zhí)行時(shí)間:19
反射方法調(diào)用執(zhí)行時(shí)間:112
優(yōu)化后的反射方法調(diào)用執(zhí)行時(shí)間:50

8、反射的基本使用例子

java.lang.Class類

String allClassName = "com.example.core.example.reflection.domain.User";
// 通過全類名獲取class對(duì)象
Class<?> cls = Class.forName(allClassName);
System.out.println(cls);
// 通過對(duì)象獲取class
System.out.println(cls.getClass());
// 獲取全類名
System.out.println(cls.getName());
// 獲取包名
System.out.println(cls.getClass().getPackage().getName());
// 獲取對(duì)象實(shí)例
Object obj = cls.newInstance();
System.out.println(obj);

java.lang.reflect.Field類

// 獲取類屬性
Field field = cls.getField("username");
field.set(obj , "admin");
System.out.println(field.get(obj));
// 獲取所有類屬性，private的成員變量沒有權(quán)限訪問
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field1 : fields) {
    System.out.println(field1.get(obj));
}
// 獲取所有類屬性包括private成員變量
Field[] allFields = cls.getDeclaredFields();
for (Field afield : allFields) {
    // 開放權(quán)限,私有的成員變量也能打印出來
    afield.setAccessible(true);
    System.out.println(afield.get(obj));
}

java.lang.reflect.Method類

// 獲取class方法，同樣默認(rèn)情況不能獲取private的方法
Method method = cls.getMethod("hello");
System.out.println(method.invoke(obj));

java.lang.reflect.Constructor類

Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);

9、反射開放權(quán)限操作

在我們使用Java反射獲取class的private成員變量或者方法時(shí)，這種情況是不允許獲取的，不過可以通過開放權(quán)限的方式來處理，通過設(shè)置setAccessible(true);即可

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * <pre>
 *      開放java反射權(quán)限，允許調(diào)用類的private屬性或者方法
 * </pre>
 * <p>
 * <pre>
 * @author mazq
 * 修改記錄
 *    修改后版本:     修改人：  修改日期: 2021/08/09 19:10  修改內(nèi)容:
 * </pre>
 */
public class AccessibleReflectionExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        test();
    }

    public static void test() throws Exception{
        // 創(chuàng)建class實(shí)例對(duì)象
        Class<?> cls = Class.forName("com.example.core.example.reflection.domain.User");
        Constructor<?> con = cls.getDeclaredConstructor();
        con.setAccessible(true);
        Object obj = con.newInstance();

        // 獲取私有成員變量
        Field pwd = cls.getDeclaredField("password");
        // 開放私有變量的訪問權(quán)限
        pwd.setAccessible(true);
        pwd.set(obj , "123456");

        // 私有方法調(diào)用
        Method method = cls.getDeclaredMethod("priToString");
        method.setAccessible(true);
        System.out.println(method.invoke(obj));
    }
}

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