手把手教你Java反射的入门

简单的来讲就是可以从内存中直接获取到运行的class文件并且能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个Java对象,都能够调用到它的任意一个方法或属性;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。

用一句话来概括的话就是使用反射可以赋予jvm动态编译的能力。

反射可以做的事情实在是太多太多了,并且我们一般都是拿来主义,不会去重复的造轮子,所以有想要使用的框架直接拿过来就用,然后调用框架里面已经写好的方法就可以实现我们想要的业务功能了,那么作为一个框架来说咱们如何能做到通用呢,因为我们不能在框架里面去实现我们具体的业务代码,所以这个时候反射就派上用场了。

我们创建一个java对象,然后动态执行对象里面的方法来给大家演示一下反射的执行过程。

1、创建一个简单的java工程

2、创建一个java类

3、创建一个反射工具类

4、创建一个测试类进行测试

这样一个反射的简单应用就已经完成了,大家觉得简单吗?

JAVA反射机制详解,一学就会

目录

反射(Reflection),是指Java程序具有 在运行期 分析类以及修改其本身状态或行为的能力

通俗点说 就是 通过反射我们可以 动态地 获取一个类的所有属性和方法,还可以操作这些方法和属性。

一般我们创建一个对象实例 Person zhang = new Person();虽然是简简单单一句,但JVM内部的实现过程是复杂的:

  1. 将硬盘上指定位置的Person.class文件加载进内存
  2. 执行main方法时,在栈内存中开辟了main方法的空间(压栈-进栈),然后在main方法的栈区分配了一个变量zhang。
  3. 执行new,在堆内存中开辟一个 实体类的 空间,分配了一个内存首地址值
  4. 调用该实体类对应的构造函数,进行初始化(如果没有构造函数,Java会补上一个默认构造函数)。
  5. 将实体类的 首地址赋值给zhang,变量zhang就引用了该实体。(指向了该对象)

其中上图步骤1 Classloader(类加载器) 将class文件加载到内存中具体分为3个阶段:加载、连接、初始化

而又在 加载阶段,类加载器将类对应的.class文件中的二进制字节流读入到内存中,将这个字节流转化为方法区的运行时数据结构,然后在堆区创建一个**java.lang.Class 对象**(类相关的信息),作为对方法区中这些数据的访问入口

然后再通过 类的实例 来执操作 类的方法和属性 ,比如 zhang.eat(), zhang.getHeight() 等等

如果我们使用反射的话,我们需要拿到该类Person的Class对象,再通过Class对象来操作 类的方法和属性或者创建类的实例

我们可以发现 通过new创建类的实例和反射创建类的实例,都绕不开.class文件 和 Class类的。

首先我们得先了解一下 什么是.class文件

举个简单的例子,创建一个Person类:

我们执行javac命令,编译生成Person.class文件

然后我们通过vim 16进制 打开它

不同的操作系统,不同的 CPU 具有不同的指令集,JAVA能做到平台无关性,依靠的就是 Java 虚拟机。

.java源码是给人类读的,而 .class字节码是给JVM虚拟机读的 ,计算机智能识别 0 和 1组成的二进制文件,所以虚拟机就是我们编写的代码和计算机之间的桥梁。

虚拟机将我们编写的 .java 源程序文件编译为 字节码 格式的 .class 文件,字节码是各种虚拟机与所有平台统一使用的程序存储格式,class文件主要用于解决平台无关性的中间文件

Person.class文件 包含Person类的所有信息

我们来看下jdk的官方api文档对其的定义:

Class类的类表示正在运行的Java应用程序中的类和接口。 枚举是一种类,一个注释是一种界面。 每个数组也属于一个反映为类对象的类,该对象由具有相同元素类型和维数的所有数组共享。

原始Java类型( boolean , byte , char , short , int , long , float和double ),和关键字void也表示为类对象。

类没有公共构造函数。 相反, 类对象由Java虚拟机自动构建,因为加载了类,并且通过调用类加载器中的defineClass方法。。

**java 万物皆是Class类 **

【图片】

我们来看下Class类的源码,源码太多了,挑了几个重点:

我们可以发现Class也是类,是一种特殊的类,将我们定义普通类的共同的部分进行抽象,保存类的属性,方法,构造方法,类名、包名、父类,注解等和类相关的信息。

Class类的构造方法是private, 只有JVM能创建Class实例 ,我们开发人员 是无法创建Class实例的,JVM在构造Class对象时,需要传入一个 类加载器

类也是可以用来存储数据的,Class类就像 普通类的模板 一样,用来保存“类所有相关信息”的类。

我们来继续看这个利用反射的例子: Class personClass = Person.class;

由于JVM为加载的 Person.class创建了对应的Class实例,并在该实例中保存了该 Person.class的所有信息,因此,如果获取了Class实例(personClass ),我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的 Person类 的所有信息。

  1. 通过对象调用 getClass() 方法来获取

像这种已经创建了对象的,再去进行反射的话,有点多此一举。

一般是用于传过来的是Object类型的对象,不知道具体是什么类,再用这种方式比较靠谱

  1. 类名.class

这种需要提前知道导入类的包,程序性能更高,比较常用,通过此方式获取 Class 对象 ,Person类不会进行初始化

  1. 通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取,最常用的一种方式

这种只需传入类的全路径 Class.forName会进行初始化initialization步骤 ,即静态初始化(会初始化类变量,静态代码块)。

  1. 通过类加载器对象的 loadClass() 方法

loadClass的源码:

loadClass 传入的第二个参数是\”false\”,因此它不会对类进行连接这一步骤,根据 类的生命周期 我们知道,如果一个类没有进行验证和准备的话,是无法进行初始化过程的,即 不会进行类初始化,静态代码块和静态对象也不会得到执行

我们将c1,c2,c3,c4进行 equals 比较

因为Class实例在JVM中是唯一的,所以,上述方法获取的Class实例是同一个实例, 一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例

日常开发的时候,我们一般使用反射是为了 创建类实例(对象)、反射获取类的属性和调用类的方法

我们这边就不全部展开讲了,挑几个重点讲解一下

  1. 调用class对象的 newInstance() 方法

结果:

吃饭

注意:Person类必须有一个 无参的构造器类的构造器的访问权限不能是private

  1. 使用指定构造方法 Constructor 来创建对象

如果我们非得让Person类的无参构造器设为private呢,我们可以获取对应的Constructor来创建对象

结果:

吃饭

注意:setAccessible()方法能在运行时 压制 Java语言访问控制检查(Java language access control checks),从而能任意调用 被私有化 保护的方法、域和构造方法。

由此我们可以发现** 单例模式不再安全,反射可破之!**

我们来看一个例子:

结果:

li hua

我们可以发现 反射可以破坏类的封装

我们来看一个例子:

结果:

我们发现获取方法getMethod()时,需要传参 方法名和参数

这是因为.class文件中通常有 不止一个方法 ,获取方法getMethod()时,会去调用searchMethods方法循环遍历所有Method,然后根据 方法名和参数类型 找到唯一符合的Method返回。

我们知道类的方法是在JVM的方法区中 ,当我们new 多个对象时,属性会另外开辟堆空间存放,而方法只有一份,不会额外消耗内存,方法就像一套指令模板,谁都可以传入数据交给它执行,然后得到对应执行结果。

method.invoke(obj, args) 时传入目标对象,即可调用对应对象的方法

如果获取到的Method表示一个静态方法,调用静态方法时, 无需指定实例对象 ,所以invoke方法传入的第一个参数永远为null, method.invoke(null, args)

那如果 方法重写了呢, 反射依旧遵循 多态 的原则

如果平时我们只是写业务代码,很少会接触到直接使用反射机制的场景,毕竟我们可以直接new一个对象,性能比还反射要高。

但如果我们是工具框架的开发者,那一定非常熟悉,像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用反射机制, 反射被称为框架的灵魂

比如:

  1. Mybatis Plus可以让我们只写接口,不写实现类,就可以执行SQL
  2. 开发项目时,切换不同的数据库只需更改配置文件即可
  3. 类上加上@Component注解,Spring就帮我们创建对象
  4. 在Spring我们只需 @Value注解就读取到配置文件中的值
  5. 等等

我们来模拟一个配置高于编码的例子

新建my.properties,将其放在resources的目录下

Person类 还是本文 一直用的,在文章的开头有

最后我们来编写一个测试类

结果:

配置文件中的内容:className=com.zj.demotest.domain.Person

配置文件中的内容:methodName=eat

吃饭

紧接着,我们修改配置文件:

结果变为:

配置文件中的内容:className=com.zj.demotest.domain.Person

配置文件中的内容:methodName=Dance

跳舞

是不是很方便?

反射机制是一种功能强大的机制,让Java程序具有在 运行期 分析类以及修改其本身状态或行为的能力

对于特定的复杂系统编程任务,它是非常必要的,为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利,为解耦合提供了保障机制。

但是世事无绝对,反射相当于一系列解释操作,通知 JVM 要做的事情,性能比直接访问对象要差点(JIT优化后,对于框架来说实际是影响不大的),还会增加程序的复杂性等(明明直接new一下就能解决的事情,非要写一大段代码)。

本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com

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