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反射机制介绍

什么是反射

Java 反射机制是Java语言一个很重要的特性，它使得Java具有了“动态性”。在Java程序运行时，对于任意的一个类，我们能不能知道这个类有哪些属性和方法呢？对于任意的一个对象，我们又能不能调用它任意的方法？答案是肯定的！这种动态获取类的信息以及动态调用对象方法的功能就来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。

反射的作用

简单来说两个作用， RTTI （运行时类型识别）和 DC （动态创建）。我们知道反射机制允许程序在运行时取得任何一个已知名称的class的内部信息，包括其modifiers( 修饰符 ) ， fields(属性 ) methods( 方法) 等，并可于运行时改变 fields 内容或调用 methods 。那么我们便可以更灵活的编写代码，代码可以在运行时装配，无需在组件之间进行源代码链接，降低代码的耦合度；还有动态代理的实现等等；但是需要注意的是反射使用不当会造成很高的资源消耗！

创建对象过程

Java 创建对象的三个阶段

创建对象时内存结构

User user = new Users();

实际上，我们在加载任何一个类时都会在方法区中建立“这个类对应的Class 对象 ” ，由于 “Class 对象 ” 包含了这个类的整个结构信息，所以我们可以通过这个“Class 对象 ” 来操作这个类。

我们要使用一个类，首先要加载类；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知道类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子可以看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射。因此，“Class 对象 ” 是反射机制的核心。

反射的具体实现

获取 Class 对象的三种方式

① 通过getClass() 方法 ;

② 通过 .class 静态属性 ;

③ 通过 Class 类中的静态方法 forName();

创建 Users 类

public class Users {
   private String username;
   private int userage;
   public String getUsername() {
       return username;
  }


    public void setUsername(String username){
        this.username = username;
   }

    public int getUserage() {
        return userage;
   }

    public void setUserage(int userage) {
        this.userage = userage;
   }
 }

通过getClass()方法获取Class对象

 * 通过getClass()方法获取该类的Class对象
 */
 public class GetClass1 {
    public static void main(String[] args) {
        Users users = new Users();
        Users users1 = new Users();
        Class clazz = users.getClass();
        System.out.println(clazz);
        System.out.println(clazz.getName());
        System.out.println(users.getClass() == users1.getClass());
   }
 }

通过.class 静态属性获取Class对象

 /**
  * .class静态属性获取Class对象
  */
 public class GetClass2 {
    public static void main(String[] args) {
        Class clazz = Users.class;
        Class clazz2 = Users.class;
        System.out.println(clazz);
        System.out.println(clazz.getName());
        System.out.println(clazz == clazz2);
   }
 }

通过forName()获取Class对象方法名

/**
 * 通过Class.forName("class Name")获取Class对象
 */
public class GetClass3 {
   public static void main(String[] args)throws Exception {
       Class clazz = Class.forName("com.bjsxt.Users");
       Class clazz2 = Class.forName("com.bjsxt.Users");
       System.out.println(clazz);
       System.out.println(clazz.getName());
       System.out.println(clazz == clazz2);
  }
}

获取类的构造方法

方法介绍

方法名	描述
getDeclaredConstructors()	返回 Constructor 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。
getConstructors()	返回一个包含某些 Constructor 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类的所有公共（ public ）构造方法。
getConstructor(Class<?>... parameterTypes)	返回一个 Constructor 对象，它反映此 Class 对象所表示的类的指定公共（ public ）构造方法。
getDeclaredConstructor(Class<? >... parameterTypes)	返回一个 Constructor 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定构造方法。

方法使用

修改Users类

 public class Users {
    private String username;
    private int userage;
    public Users(){
   }
    public Users(String username,int userage){
        this.username= username;
        this.userage=userage;
   }
    public  Users(String username){
        this.username= username;
   }
    private Users(int userage){
        this.userage = userage;
   }

    public String getUsername() {
        return username;
   }

    public void setUsername(String username){
        this.username = username;
   }

    public int getUserage() {
        return userage;
   }

    public void setUserage(int userage) {
        this.userage = userage;
   }
 }

获取构造方法

 public class GetConstructor {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Class clazz = Users.class;
        Constructor[]  arr = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c:arr){
            System.out.println(c);
       }
        System.out.println("---------------------");
        Constructor[]  arr1 = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c:arr1){
            System.out.println(c);
       }
        System.out.println("------------------------");
        Constructor c =   clazz.getDeclaredConstructor(int.class);
        System.out.println(c);

        System.out.println("------------------------");
        Constructor c1 =  clazz.getConstructor(null);
        System.out.println(c1);
   }
 }

通过构造方法创建对象

 public class GetConstructor2 {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Class clazz = Users.class;
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Object o = constructor.newInstance("OldWang",18);
        Users users = (Users)o;
      
System.out.println(users.getUsername()+"\t"+ users.getUserage());
   }
 }

获取类的成员变量

方法介绍

方法名	描述
getFields()	返回 Field 类型的一个数组 , 其中包含 Field 对象的所有公共 (public) 字段。
getDeclaredFields()	返回 Field 类型的一个数组 , 其中包含 Field 对象的所有字段。
getField(String fieldName)	返回一个公共成员的 Field 指定对象。
getDeclaredField(String fieldName)	返回一个 Field 指定对象。

方法使用

修改Users类

public class Users {
   private String username;
   public int userage;
   public Users(){
  }
   public Users(String username,int userage){
       this.username= username;
       this.userage=userage;
  }
   public  Users(String username){
       this.username= username;
  }
   private Users(int userage){
       this.userage = userage;
  }


    public String getUsername() {
        return username;
   }

    public void setUsername(String username){
        this.username = username;
   }

    public int getUserage() {
        return userage;
   }

    public void setUserage(int userage) {
        this.userage = userage;
   }
 }

获取成员变量

 public class GetField {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Class clazz = Users.class;
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for(Field f:fields){
            System.out.println(f);
            System.out.println(f.getName());13
       }
        System.out.println("------------------------");
        Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f:fields2){
            System.out.println(f);
            System.out.println(f.getName());
      }
        System.out.println("------------------------");
        Field field = clazz.getField("userage");
        System.out.println(field);
        System.out.println("---------------------");
        Field field1 =
clazz.getDeclaredField("username");
        System.out.println(field1);
   }
 }

操作成员变量

 public class GetField2 {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Class clazz = Users.class;
        Field field = clazz.getField("userage");
        //对象实例化
       Object obj = clazz.newInstance();
       //为成员变量赋予新的值
       field.set(obj,18);
       //获取成员变量的值
       Object o = field.get(obj);
       System.out.println(o);
  }
}

获取类的方法

方法介绍

方法名	描述
getMethods()	返回一个 Method 类型的数组 , 其中包含所有公共 (public) 方法。
getDeclaredMethods()	返回一个 Method 类型的数组 , 其中包含所有方法。
getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)	返回一个公共的 Method 方法对象。
getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)	返回一个方法 Method 对象

方法使用

修改 Users 类

public class Users {
   private String username;
   public int userage;
    public Users(){
  }
    public Users(String username,int userage){
        this.username= username;
        this.userage=userage;
   }
    public  Users(String username){
        this.username= username;
   }
    private Users(int userage){
        this.userage = userage;
   }

    public String getUsername() {
        return username;
   }

    public void setUsername(String username){
        this.username = username;
   }

    public int getUserage() {
        return userage;
   }

    public void setUserage(int userage) {
        this.userage = userage;
   }
    private void suibian(){16
        System.out.println("Hello Oldlu");
   }
 }

获取方法

 public class GetMethod {

    public static void main(String[] args)throws Exception{
        Class clazz = Users.class;
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m: methods){
            System.out.println(m);
            System.out.println(m.getName());
      }
        System.out.println("---------------------------");
        Method[] methods2 = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m: methods2){
            System.out.println(m);
            System.out.println(m.getName());
       }
        System.out.println("--------------------------");
        Method method = clazz.getMethod("setUserage", int.class);
      
        System.out.println(method.getName());
        System.out.println("--------------------------");
        Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("suibian");
          System.out.println(method1.getName());
   }
 }

调用方法

 public class GetMethod2 {
    public static void main(String[] args)throws  Exception {
        Class clazz = Users.class;
        Method method = clazz.getMethod("setUsername",String.class);
         //实例化对象
        Object obj = clazz.getConstructor(null).newInstance();
        //通过setUserName赋值
       method.invoke(obj,"oldlu");

        //通过getUserName获取值
        Method method1 = clazz.getMethod("getUsername");
        Object value = method1.invoke(obj);
        System.out.println(value);
   }
 }

获取类的其他信息

public class GetClassInfo {
   public static void main(String[] args) {
       Class clazz = Users.class;
       //获取类名
       String className = clazz.getName();
       System.out.println(className);
       //获取包名
       Package p = clazz.getPackage();
       System.out.println(p.getName());
       //获取超类
       Class superClass = clazz.getSuperclass();
         System.out.println(superClass.getName());
       //获取该类实现的所有接口
       Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
       for(Class inter:interfaces){
          System.out.println(inter.getName());
      }
  }
}

反射应用案例

需求：根据给定的方法名顺序来决定方法的执行顺序。

class Reflect {
   public void method1(){
     
System.out.println("Method1.......");
  }
   public void method2(){
     
System.out.println("Method2.......");
  }
   public void method3(){
     
System.out.println("Method3.......");
  }
}
public class ReflectDemo {
   public static void main(String[] args)throws Exception {
       Reflect rd = new Reflect();
       if(args != null && args.length > 0){
           //获取ReflectDemo的Class对象
           Class clazz = rd.getClass();
           //通过反射获取ReflectDemo下的所有方法
           Method[] methods = clazz.getMethods();
           for(String str :args){
               for(int i=0;i<methods.length;i++){
                 if(str.equalsIgnoreCase(methods[i].getName(
))){
                     methods[i].invoke(rd);
                       break;
                  }
              }
          }
      }else{
           rd.method1();
           rd.method2();
           rd.method3();
      }
  }
}

反射机制的效率

由于 Java 反射是要解析字节码，将内存中的对象进行解析，包括了一些动态类型，而JVM 无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多！

接下来我们做个简单的测试来直接感受一下反射的效率。

反射机制的效率测试

public class Test{
   public static void main(String[] args) {
       try {
           //反射耗时
           Class clazz = Class.forName("com.bjsxt.Users");
           Users users = (Users) clazz.getConstructor(null).newInstance();
           long reflectStart = System.currentTimeMillis();
           Method method = clazz.getMethod("setUsername",
String.class);
           for(int i=0;i<100000000;i++){
               method.invoke(users,"oldlu");
          }
           long reflectEnd = System.currentTimeMillis();
           //非反射方式的耗时
           long start = System.currentTimeMillis();
           Users u = new Users();
           for(int i=0;i<100000000;i++){
               u.setUsername("oldlu");
          }
           long end = System.currentTimeMillis();
           System.out.println("反射执行时间："+(reflectEnd - reflectStart));
   System.out.println("普通方式执行时间："+(end - start));
      } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
      }
  }
}

setAccessible方法

setAccessible()方法：

setAccessible 是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 ; 默认值为 false 。

由于 JDK 的安全检查耗时较多 . 所以通过 setAccessible(true) 的方式关闭安全检查就可以达到提升反射速度的目的。

   public class Test2 {
   public static void main(String[] args)throws Exception {
       Users users = new Users();
       Class clazz = users.getClass();
       Field field = clazz.getDeclaredField("username");
       //忽略安全检查
       field.setAccessible(true);
       field.set(users,"oldlu");
       Object object = field.get(users);
       System.out.println(object);
       System.out.println("-----------------------------");
       Method method = clazz.getDeclaredMethod("suibian");
       method.setAccessible(true);
       method.invoke(users);
  }
}

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