javaSE高级篇4 — 反射机制( 含类加载器 ) — 更新完毕

反射机制

1、反射机制是什么？————英文单词是：reflect。在java.lang包下———这才是java最牛逼的技术

• 首先提前知道一句话————在java中，有了对象，于是有了类，那么有了类之后，也就有了反射
  • 因此：学反射机制，需要做到一件事————把思想从以前的类中跳出来，将思想再拔高一个层次——站在类的头上思考问题

 

• 那么到底什么是反射机制？
  • 就是用来动态的操作类（ 含静态操作类本身【 名字、修饰符、注解... 】、动态操作类中的成员信息【 属性、方法 ....】 ）

• 为什么需要学习反射？
  • 1、因为这是javaSE中最重要的一门技术，可以说前面说的所有东西，甚至后面的javaSE知识部分，都是为了这门技术服务
  • 2、因为这是后面学java框架的必备技术，在框架的底层中就是应用了反射机制（  如：为什么配置一些诸如xml的文件，系统就可以帮忙去加载相应的东西，就是应用了反射这门技术 ）
    • 多说一嘴：在javaSE中最核心的知识便是————反射、枚举、【 注解 】（ 其他的知识都是为了这些知识服务 ）————这些东西是学框架必会的技术（ 不然看源码都看不懂，这样也就只能限于用框架而不懂框架了 ）

2、反射机制中有什么？

• Class ———— 用来描述类本身（ 注：是大写的C，不是小写的c【 小写是关键字 】 ）————这也是最重要的一个（ 因为它包含了后面说的那些东西 ）
  • 类本身有什么？
    • 修饰符（ 权限、特征 ）、类名、继承关系、实现关系、类成员（ 属性、一般方法、构造方法 ）

• Package ———— 用来描述类所属的包

• Field ———— 用来描述类中的属性
• Method ———— 用来描述类中的方法
• Constructor ———— 用来描述类中的构造方法
• Annotation ———— 用来描述类中的注解 ( 这个在后续会讲解 ）

1、扯了这么多卵球烦的东西，还是来实操吧（ 不再单独列出有哪些方法，而是直接上代码 ）

• 学了Class，其他的也就没问题了

• 1）、对于类本身的操作
• 在这里需要解释一个东西
  • Class是获取类对象，那么以前 new 类名() 的方式创建的类的对象（ 即：类的实例 ），怎么理解这两个？
    • 反射不是在类之上吗，所以Class获取的是：类这个模板的对象（ 是整体的对象 ）；而 new 类名() 它创建的是类这种类型的某一个对象 （ 是类中的一个 个体 ）————测试一下嘛：看Class创建的多个类对象一不一样  和 new创建的类的多个对象一不一样
      • 在这里就不展示了，自己动手做（ 答案是：Class创建的类对象是一样的 【 注意：用的是同一个类啊，不是同一个类，如:Person和Teacher类，然后用Class创建类对象，这一样个锤子 】——而：new创建出来的类的对象肯定不一样，这在前面阶段就已经知道原因了（ new是在堆内存中 ）

• package cn.xieGongZi.Class.playClassOneSelf;
  
  // 对类本身进行操作
  public class Demo {
  
      public static void main(String[] args) {
  
          // 获取反射对象（ 即：类对象 ）
          // 1、类名.class   最常用（ 这个class是关键字，小写的那个 ）
          Class<Teacher> tc = Teacher.class;　　// 这里为什么需要用泛型？在下面揭晓
  
        // 2、类的对象.getClass
          // Class<? extends Teacher> tc = new Teacher().getClass();
  
          // 3、Class.forName( " 全路径包名.类名 " ) ———— 要处理异常，不然万一（）里面的内容手贱写错了，找不到这个类呢
          // Class<?> tc = Class.forName("cn.xieGongZi.Class.Teacher");
  
          // 获取了这个对象之后可以干的事情
          // 1、获取类本身的东西
          System.out.println("对类本身进行操作");
  
          String name = tc.getName();
          System.out.println( "获取类的全路径名（ 含包名 ）：" + name );
  
          // 获取这个类单纯的名字，不要什么包名之类的
          String simpleName = tc.getSimpleName();
          System.out.println( "获取类的简单名字 （ 即：没有什么包名之类的 ）： " + simpleName);
  
          // 2、获取类的修饰符
          int modifiers = tc.getModifiers();  // 注意：结果是一个整型哦
          // 0 表示默认不写
          // 1 表示public
          // 2 表示private
          // 3 表示protected——————以上表示权限修饰符的，特征修饰符的（ 如：4 表示static ）就不展示了
          System.out.println( "获取类的修饰符：" + modifiers);
  
          // 3、获取这个类实现的接口是哪些 ———— 注意：返回值是一个Class类型的数组
          Class<?>[] classImpl = tc.getInterfaces();
          for (Class<?> interfaceName : classImpl) {
              System.out.println( "获取类实现的接口名( 但：这是全路径名[ 简单名还需要用getSimpleName() ] ）： " + interfaceName.getSimpleName());
          }
  
          // 4、获取类继承了哪些类
          Class<? super Teacher> superclass = tc.getSuperclass();
          System.out.println("获取类继承的类名：" + superclass.getSimpleName());
          // 对于类本身需要玩的东西，好像就没了——————其他的方法就是字面意思（ 如：判断类是不是接口啊、是不是枚举啊之类的 ）
  
          // 5、给类创建对象
          try {
              Teacher teacher = tc.newInstance();　　
                 // 在这里创建类的对象的时候，如果在前面创建类对象的时候，没有用泛型
  　　          // 那么这里创建类的对象时就需要进行造型了
              // 所以：这就是创建类对象的时候采用泛型的原因
  
              System.out.println("这个对象是通过反射机制帮忙创建出来的：" + teacher);
          } catch (InstantiationException e) {
              e.printStackTrace();
          } catch (IllegalAccessException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
  
  class Person{
  
      private String name;
      private char sex;
      public int age;
      String address;
  
      public void study() {
  
          System.out.println("是人类学个锤子，快来嗨");
      }
  
      public void heiHei() {
  
          System.out.println("是人类就要你说嗯来，我说嘿");
      }
  }
  
  interface Fly{
  
  }
  
  interface Run{
  
  }
  class Teacher extends Person implements Fly,Run {
  
      public String phone;
      public String school;
  
      private boolean isCool;
      private String nature;
  
      public void eat(){
  
          System.out.println("人类的儿子 —— 老师吃得贼球好");
      }
  
      public void sleep(){
  
          System.out.println("一天被气得睡不着");
      }
  
  }

  效果图如下：

  • 

• 2）、对于类中的成员进行操作
  •  （1）、属性的获取、属性的修改 

  • package cn.xieGongZi.Class.playClassInMember;
    
    import java.lang.reflect.Field;
    
    // 对类中的成员进行操作
    public class Play {
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
    
            System.out.println( "对类中的成员进行操作 ");
            System.out.println();
    
            // 获取类对象
            Class<Teacher> tc = Teacher.class;
    
            System.out.println("对类的属性进行操作:查看有哪些属性 及 修改属性值");
            // 1、获取类属性的名字————只获取 类本身的、继承过来的 public修饰的 属性
            Field[] fields = tc.getFields();
            for (Field field : fields) {
                System.out.println( "这个方法获取的是：类本身以及继承过来的 公有的（ public ） 属性名字：" + field.getName());
            }
            System.out.println();
    
            // 获取 类本身的 所有属性( 含私有的 ）
            Field[] allField = tc.getDeclaredFields();
            for (Field field : allField) {
                System.out.println( "这个方法是获取 类本身的 所有属性( 含private修饰的 ）：" + field.getName() );
            }
    
            // 那想要获取父类中的属性呢？（ 含private修饰的 ）
            Field[] parentFields = tc.getSuperclass().getDeclaredFields();
            for (Field parentField : parentFields) {
                System.out.println( "这是Teacher的父类属性：" + parentField .getName() );
            }
            System.out.println();
    
    
            System.out.println("对类中的属性进行操作：赋值");
            Field phone = tc.getField("phone"); // getField()会抛一个异常：NoSuchFieldException
                                                     // 没有这样的属性（ 怕输错了找不到嘛 ）
    
            Teacher teacher = tc.newInstance(); // 创建类的对象，因为：利用set()方法给属性赋值时 需要 类的对象来做参数
            phone.set( teacher,"邪公子");       // newInstance()会抛两个异常————IllegalAccessException, InstantiationException
                                              // IllegalAccessException————指赋的这个值，类不能接收。为什么不可以接收，马上揭晓
                                             // InstantiationException————对象实例化异常
            System.out.println( "现在类中的phone属性就有值了：" + teacher.phone );  
                                           // 这是public修饰的属性嘛，所以能改也没什么好奇怪的
    
    
             // 可是要搞事情啊 ———— 修改类中private修饰的属性
            // 老规矩：先拿到属性涩————可是要拿的属性包含private修饰的属性（ 不然咋体现反射的魅力呢 ）
            Field nature = tc.getDeclaredField("nature");   
                         // 这个方法不是可以获取 类本身的 所有属性吗（ private修饰的不就都包含进来了 ）
                        // 这是它的重载方法而已
    
    
           // 现在就可以进行修改属性了
            nature.setAccessible(true);     // 提供修改属性的权限,这一步很重要，修改private修饰的属性就必须要这一步
            nature.set( teacher,"这是一个帅气、又欠揍的人" );     
               // 但是这样直接修改属性会抛异常：即 IllegalAccessException ———— 因为这是私有属性
              // 因此：这里还需要另一个方法：setAccessible( boolean b ) ———— 这个方法是：提供修改这个属性的权限
            System.out.println("这是通过反射机制修改的private属性：" + nature.get(teacher) );     
            // nature.get(teacher) 相当于：teacher.getNature ———— 反着过来的而已
           // 只是在这里：主要是为了玩反射，所以Teacher中并没有设置get和set方法
          // 这个get()方法的意思就是：返回 该字段（ 调它的字段 ） 在给定对象中的值
    
        // 以上便是反射对类属性的查看和修改
    
        }
    }
    
    class Person{
    
        private String name;
        private char sex;
        public int age;
        String address;
    
        public void study() {
    
            System.out.println("是人类学个锤子，快来嗨");
        }
    
        public void heiHei() {
    
            System.out.println("是人类就要你说嗯来，我说嘿");
        }
    }
    
    interface Fly{
    
    }
    
    interface Run{
    
    }
    
    class Teacher extends Person implements Fly,Run{
    
        public String phone;
        public String school;
    
        private boolean isCool;
        private String nature;
    
        public void eat() {
    
            System.out.println("人类的儿子——老师吃得贼球好");
        }
    
        public void sleep() {
    
            System.out.println("一天被气得睡不着");
        }
    }

    效果图如下：

    • 

• （2）、通过反射对类中的方法进行操作

  • package cn.xieGongZi.Class.playClassinMethod;
    
    import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
    import java.lang.reflect.Method;
    
    // 通过反射玩儿类中的方法
    public class Play {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            System.out.println("通过反射玩儿类中的方法");
    
            Class<Teacher> tc = Teacher.class;
    
            // 1、查看类有哪些方法
            Method[] methods = tc.getMethods();
            for (Method method : methods) {
                System.out.println("这是查看 类本身的、继承过来的 public修饰的方法：" + method.getName());
            }
            System.out.println();
    
    
            // 2、查看 类本身的 所有方法 （ 含private修饰的 ）
            Method[] allMethods = tc.getDeclaredMethods();
            for (Method method : allMethods) {
                System.out.println( "这是查看 类本身的 所有方法 （ 含 private修饰的 ）：" + method.getName());
            }
            System.out.println();
    
            // 3、让类中的方法给我运行起来（ 这是运行public修饰的方法 ）
            try {
                Teacher teacher = tc.newInstance();
                System.out.println("通过反射运行了类中public修饰的方法");
                teacher.eat();
                teacher.study();    // 以上这些都是运行类中的public方法 ———— 但太low，体现不出反射的精髓
    
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println();
    
    
            // 4、如果想要让private修饰的方法也运行呢？
            try {
    
                Method sleepMethod = tc.getDeclaredMethod("sleep", null);   
                                   // getDeclaredMethod( “sleep",null )方法的参数说明：
                                  // 第一个  类中方法的名字  第二个    类中方法的参数类型
                                 // 对第二个参数的补充：
                                // 没参数是null，如果有参数，则：需要通过参数类型.class进行说明
                               // 如：int就是int.class、float就是float.class————支持多个参数
    
                sleepMethod.setAccessible(true);  // 给操作private修饰的方法提供可以修改的权限
    
                System.out.println("运行了类中private修饰的方法");
                sleepMethod.invoke(tc.newInstance(), null); 
                                    // 虽然可以运行，但是这个违背了java的设计原则
                                   // 即：private封装之后的方法只能在本类中调用
                                  // 因此：不建议使用这种反射
                                 // 在这里只是为了说明反射可以做到而已
    
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvocationTargetException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    class Person{
    
        public void study() {
    
            System.out.println("是人类学个锤子，快来嗨");
        }
    
        private void heiHei() {     // 这里改成private来进行测试
    
            System.out.println("是人类就要你说嗯来，我说嘿");
        }
    }
    
    interface Fly{
    
    }
    
    interface Run{
    
    }
    class Teacher extends Person implements Fly, Run {
    
        public void eat() {
    
            System.out.println("人类的儿子 —— 老师吃得贼球好");
        }
    
        private void sleep() { // 改成私有的方法
    
            System.out.println("一天被气得睡不着");
        }
    }

2、哪些类型可以有类对象？

• 1）、基本数据类型对应的包装类
• 2）、String类型
• 3）、注解类型
• 4）、数组（ 含一维和二维 ）
• 5）、枚举类型
• 6）、类
• 7）、接口
• 8）、Void类型

package cn.xieGongZi.haveClassType;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {

        // 包装类类型
        Class<Integer> c1 = Integer.class;

        // String类型
        Class<String> c2 = String.class;

        // 数组
        Class<Integer[]> c3 = Integer[].class;
        Class<Byte[][]> c4 = Byte[][].class;

        // 枚举类型
        Class<RetentionPolicy> c5 = RetentionPolicy.class;  // 这个枚举类在注解中会见到

        // 接口类型
        Class<Comparable> c6 = Comparable.class;

        // void类型
        Class<Void> c7 = void.class;

        // 注解类型
        Class<Override> c8 = Override.class;

        // 类
        Class<Demo> c9 = Demo.class;       // 当前测试的这个类嘛

        // 测试看一下嘛
        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 );

    }
}

效果如下：

• 

扩展

3、类加载过程（ 即：ClassLoader ） ———— 了解即可

 还是用代码举个例子：

package cn.xieGongZi.classLoader;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        // 建一个A类的对象
        new A();

    }
}

// 假如有一个类 A
class A{

    // 有一个变量
    static int a;

    // 有一个静态代码块
    static {

        System.out.println("静态代码块");
        a = 20;
    }

    // 第二个静态代码块
    static {

        a = 50;

        System.out.println( a );
    }

    // 来个无参构造

    public A() {

        System.out.println("这个无参构造");
    }
}

效果如下：

• 

画个图分析一下：

• 
• 2）、类什么时候会被初始化？  ———— 类的主动引用会导致初始化
  • 当虚拟机启动的时候，会先初始化main()方法
  • new 一个类的对象
  • 调用一个类的静态成员 （ 含静态方法、静态属性【 但是：调用final修饰的常量不会触发初始化 】 ）
  • 利用java.lang.reflect包下的方法 进行 反射调用
  • 多提一嘴：当在初始化一个类时，发现其父类没有初始化，那么就会先初始化父类

• 3）、类在什么情况下不会初始化？ ———— 类的被动引用不会导致初始化
  • 当访问一个静态域 （ 一块静态元素区 ）时，只有声明这个域的类才会被初始化，反之：另外类访问这个静态域，那么：这里说的另外类就不会初始化，如：子类引用父类的静态常量，则：子类不会被初始化
  • 通过数组定义类引用 （ 即：这个数组类型是一个类类型 ），不会导致这个类被初始化
  • 调用一个类的静态常量时，不会导致这个类被初始化 （ 因为：常量在链接阶段就已经在常量池中了 ）

4、类加载器

• 类加载器的作用
  • 就是为了把class文件加载到内存中，从而把静态数据弄成方法区中运行时的数据结构，同时在堆空间中生成一个java.lang.Class类对象，作为方法区中的数据访问入口

• • 多说一嘴：类缓存
    • 指的是：标准的JavaSE类加载器，可以根据要求查找类，如果发现这个类已经在类加载器中去了，那么：这个类就会再加载 （ 缓存 ）一段时间
      • 但是：GC回收机制是可以回收这些Class对象的

• 玩玩儿类加载器

  • package cn.xieGongZi.classLoader.thinkClassLoader;
    
    public class Demo {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 查看当前类是谁加载的
            ClassLoader thisClass = Demo.class.getClassLoader();
            System.out.println( "当前类是 " + thisClass + " 加载的" );
    
            // 查看这个类加载器的父类加载器 ———— 即：扩展类加载器
            ClassLoader fatherClassLoader = thisClass.getParent();
            System.out.println( "当前类的父类加载器是 " + fatherClassLoader );
    
            // 查看这个加载器的父类的父类加载器 ———— 即：根加载器（ 注意：根加载器是C++写的，获取不到 ，即为null ）
            ClassLoader grandFather = fatherClassLoader.getParent();
            System.out.println( "这个类加载的祖类加载器( 根加载器 )是 " + grandFather );
    
            // 看看JDK内置的类是谁加载的 ———— 举个例子：Object类
            ClassLoader JDKClassLoader = Object.class.getClassLoader();
            System.out.println( "JDK内置的类是 " + JDKClassLoader + "加载的" );
            System.out.println();
    
            // 来查看一下系统类加载器可以加载的路径是哪些？
            String classLoadPath = System.getProperty("java.class.path");
            System.out.println( classLoadPath );
            /*
                类加载可以加载的路径如下( 反之：也可以得出，类需要在以下路径中才可以被加载 )
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\charsets.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\deploy.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\dnsns.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\jaccess.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\localedata.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\nashorn.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\sunec.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\ext\zipfs.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\javaws.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\jce.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\jfr.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\jfxswt.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\jsse.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\management-agent.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\plugin.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\resources.jar;
                D:\IntallationList\JDK IntallationList\jre\lib\rt.jar;
                D:\JavaTrainStudy\javaTrainStudy\out\production\study-09-reflect; 　　// 自己写的类也被加载到了
                D:\IntallationList\IdeaIntallationList\IntelliJ IDEA 2020.3\lib\idea_rt.jar
            */
        }
    }

    效果图如下：

    • 
  • 这里顺便补充一下：什么叫双亲委派机制
    • 就是从类加载器 自底向上依次查看类加载器中有没有加载特定类的包
      • 如：java.lang.String，系统类加载器先看有没有加载这个包，没有的话就会去找扩展类加载器看有没有加载，还没有的话，就会去根加载器中查看
        • 所以这里就引申出另一个答案：为什么取类名的时候，不能和java中现有的类名重复
          • 就是因为这个双亲委派机制，它会依次这样去找，发现自己就有，所以自己定义的那个 和 java本身有的类 重名的类就不会生效

反射机制也就这么回事儿，也没什么好说的了，主要的就是这个Class，那些什么Package、Constuctor......都是包含在Class中的，因此：只要通过 类对象.get 就出来相应的东西

最后：有兴趣的可以利用反射玩一下其他的，如：集合中不是支持泛型吗，那这样的向集合中添加元素就只能采用泛型的类型了

但是：可以使用反射机制对这个方法进行修改，即：添加元素时参数类型不是泛型规定的类型，照样可以做到把元素添加进去