JAVA深化篇_40—— 反射機制介紹

反射機制介紹

什么是反射

Java 反射機制是Java語言一個很重要的特性，它使得Java具有了“動態性”。在Java程序運行時，對于任意的一個類，我們能不能知道這個類有哪些屬性和方法呢？對于任意的一個對象，我們又能不能調用它任意的方法？答案是肯定的！這種動態獲取類的信息以及動態調用對象方法的功能就來自于Java 語言的反射（Reflection）機制。

反射的作用

簡單來說兩個作用，RTTI（運行時類型識別）和DC（動態創建）。

我們知道反射機制允許程序在運行時取得任何一個已知名稱的class的內部信息，包括其modifiers(修飾符)，fields(屬性)，methods(方法)等，并可于運行時改變fields內容或調用methods。那么我們便可以更靈活的編寫代碼，代碼可以在運行時裝配，無需在組件之間進行源代碼鏈接，降低代碼的耦合度；還有動態代理的實現等等；但是需要注意的是反射使用不當會造成很高的資源消耗！

創建對象過程

Java創建對象的三個階段

創建對象時內存結構

Users user = new Users();

實際上，我們在加載任何一個類時都會在方法區中建立“這個類對應的Class對象”，由于==“Class對象”包含了這個類的整個結構信息==，所以我們可以通過這個“Class對象”來操作這個類。

我們要使用一個類，首先要加載類；加載完類之后，在堆內存中，就產生了一個 Class 類型的對象（一個類只有一個 Class 對象），這個對象就包含了完整的類的結構信息。我們可以通過這個對象知道類的結構。這個對象就像一面鏡子，透過這個鏡子可以看到類的結構，所以，我們形象的稱之為：反射。因此，“Class對象”是反射機制的核心。

反射的具體實現

獲取Class對象的三種方式

通過getClass()方法;
通過.class 靜態屬性;
通過Class類中的靜態方法forName();

創建Users類

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;
   }
}

通過getClass()方法獲取Class對象

/*
* 通過getClass()方法獲取該類的Class對象
getClass()為Object類下的非靜態方法，在使用時需要先實例化對象
 */
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());
   }
}

通過forName()獲取Class對象

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

通過.class 靜態屬性獲取Class對象

/**
 * .class靜態屬性獲取Class對象
 */
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);
   }
}

獲取類的構造方法

方法介紹

方法名	描述
getDeclaredConstructors()	返回 Constructor 對象的一個數組，這些對象反映此 Class 對象表示的類聲明的所有構造方法。
getConstructors()	返回一個包含某些 Constructor 對象的數組，這些對象反映此 Class 對象所表示的類的所有公共（public）構造方法。
getConstructor(Class<?>… parameterTypes)	返回一個 Constructor 對象，它反映此 Class 對象所表示的類的指定公共（public）構造方法。
getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)	返回一個 Constructor 對象，該對象反映此 Class 對象所表示的類或接口的指定構造方法。

方法使用

修改Users類

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;
   }
}

獲取構造方法

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);
   }
}

通過構造方法創建對象 newInstance()

/**
**通過反射實例化對象
*/
public class GetConstructor2 {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //創建類對象
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        //通過類對象獲取指定的構造方法對象
        Constructor<Users> constructor = usersClass.getConstructor(String.class, int.class);
        //通過指定的構造方法對象創建對象
        Users users = constructor.newInstance("zhangsan", 20);
		
        System.out.println(users);
    }
}

獲取類的成員變量

方法介紹

方法名	描述
getFields()	返回Field類型的一個數組,其中包含 Field對象的所有公共(public)字段。
getDeclaredFields()	返回Field類型的一個數組,其中包含 Field對象的所有字段。
getField(String fieldName)	返回一個公共成員的Field指定對象。
getDeclaredField(String fieldName)	返回一個 Field指定對象。

方法使用

修改Users類

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;
   }
}

獲取成員變量

public class GetField {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        Field[] fields = usersClass.getFields();
        for(Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }
        System.out.println("===================");
        Field[] declaredFields = usersClass.getDeclaredFields();
        for(Field field:declaredFields){
            System.out.println(field);
        }
        System.out.println("=================");
        Field userName = usersClass.getDeclaredField("userName");
        System.out.println(userName);
        System.out.println("=================");
        Field userAge = usersClass.getField("userAge");
        System.out.println(userAge);
    }
}

操作成員變量 先實例化對象

public class GetField2 {
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        //獲取Users類的類對象
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        //獲取類的成員變量
        Field userAge = usersClass.getField("userAge");
        //通過構造方法實例化users對象
        Users users = usersClass.getConstructor(null).newInstance();
        //給指定成員變量賦值
        userAge.set(users,20);
        System.out.println(userAge.get(users));
    }
}

獲取類的方法

方法介紹

方法名	描述
getMethods()	返回一個Method類型的數組,其中包含所有公共(public)方法。包含父類中的（public）方法！！！！！
getDeclaredMethods()	返回一個Method類型的數組,其中包含所有方法。
getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	返回一個公共的Method方法對象。
getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	返回一個方法Method對象

方法使用

修改Users類

public class Users {
    private String userName;
    public int userAge;

    private Users(String userName){
        this.userName = userName;
    }
    public Users(String userName, int userAge){
        this.userName = userName;
        this.userAge = userAge;
    }

    public Users(){

    }

    public 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 sing(){
        System.out.println("zhangsan愛唱歌");
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Users{" +
                "userName='" + userName + '\'' +
                ", userAge=" + userAge +
                '}';
    }
}

獲取方法

public class GetMethod {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        Method[] classMethods = usersClass.getMethods();
        for(Method method : classMethods){
            System.out.println(method);
            System.out.println(method.getName());
        }
        System.out.println("----------------");
        Method[] declaredMethods = usersClass.getDeclaredMethods();
        for(Method method : declaredMethods){
            System.out.println(method);
            System.out.println(method.getName());
        }
        System.out.println("=================");
        Method setUserAge = usersClass.getMethod("setUserAge", int.class);
        System.out.println(setUserAge.getName());
        System.out.println(setUserAge);
        System.out.println("===============");
        Method sing = usersClass.getDeclaredMethod("sing");
        System.out.println(sing);
        System.out.println(sing.getName());
    }
}

調用方法 invoke( )

public class GetMethod2 {
    
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        //實例化類對象
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        Method setUserName = usersClass.getMethod("setUserName", String.class);
        //實例化對象
        Users users = usersClass.getConstructor(null).newInstance();
        //通過setUserName賦值
        setUserName.invoke(users,"zhangsan");
        //通過getUserName獲取值
        Method getUserName = usersClass.getMethod("getUserName");
        Object userName = getUserName.invoke(users);
        System.out.println(userName);

    }
}

獲取類的其他信息

public class GetClassInfo {

    public static void main(String[] args) {
        Class<Users> usersClass = Users.class;

        //獲取包名
        Package usersClassPackage = usersClass.getPackage();
        System.out.println(usersClassPackage);
        System.out.println(usersClassPackage.getName());

        //獲取類名
        String usersClassName = usersClass.getName();
        System.out.println(usersClassName);

        //獲取超類
        Class<? super Users> superclass = usersClass.getSuperclass();
        System.out.println(superclass.getName());

        //獲取所有接口
        Class<?>[] classInterfaces = usersClass.getInterfaces();
        for(Class interfaces:classInterfaces){
            System.out.println(interfaces.getName());
        }
    }
}

反射機制的效率

由于Java反射是要解析字節碼，將內存中的對象進行解析，包括了一些動態類型，而JVM無法對這些代碼進行優化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多！

接下來我們做個簡單的測試來直接感受一下反射的效率。

反射機制的效率測試

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

        Class<?> aClass = Class.forName("com.itbaizhan.Users");
        Object o = aClass.getConstructor(null).newInstance();
        Method setUsername = aClass.getMethod("setUserName",String.class);
        long reflectStart = System.currentTimeMillis();
        for(int i =0;i<100000000;i++){
            setUsername.invoke(o,"zhangsan");
        }
        long reflectEnd = System.currentTimeMillis();

        long start = System.currentTimeMillis();
        Users u =new Users();
        for(int i=0;i<100000000;i++){
            u.setUserName("zhangsan");
        }
        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("反射執行時間："+(reflectEnd-reflectStart));
        System.out.println("普通方式執行時間："+(end-start));
    }
}
反射執行時間：169
普通方式執行時間：0

setAccessible方法

setAccessible()方法：

setAccessible是啟用和禁用訪問安全檢查的開關。值為 true 則指示反射的對象在使用時應該取消 Java 語言訪問檢查。值為 false 則指示反射的對象應該實施 Java 語言訪問檢查;默認值為false。

由于JDK的安全檢查耗時較多.所以通過setAccessible(true)的方式關閉安全檢查就可以達到提升反射速度的目的。

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class<Users> usersClass = Users.class;
        Users users = usersClass.getConstructor(null).newInstance();
        Field userName = usersClass.getDeclaredField("userName");
        //忽略安全檢查
        userName.setAccessible(true);
        userName.set(users,"zhangsan");
        Object o = userName.get(users);
        System.out.println(o);

        Method sing = usersClass.getDeclaredMethod("sing");
        //忽略安全檢查
        sing.setAccessible(true);
        sing.invoke(users);

    }
}

反射總結

Java 反射機制是Java語言一個很重要的特性，它使得Java具有了==“動態性”。==
反射機制的優點：
- 更靈活。
- 更開放。
反射機制的缺點：
- 降低程序執行的效率。
- 增加代碼維護的困難。
獲取Class類的對象的三種方式：
- 運用getClass()。（非靜態方法，需要先實例化）
- 運用.class 語法。
- 運用Class.forName()（最常被使用）。
反射機制的常見操作
- 動態加載類、動態獲取類的信息（屬性、方法、構造器）。
- 動態構造對象。
- 動態調用類和對象的任意方法。
- 動態調用和處理屬性。
- 獲取泛型信息。
- 處理注解。

posted @ 2023-11-13 07:33 Gjq- 閱讀(37) 評論(0) 收藏舉報來源

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JAVA深化篇_40—— 反射機制介紹

反射機制介紹

什么是反射

反射的作用

創建對象過程

Java創建對象的三個階段

創建對象時內存結構

反射的具體實現

獲取Class對象的三種方式

通過getClass()方法獲取Class對象

通過forName()獲取Class對象

通過.class 靜態屬性獲取Class對象

獲取類的構造方法

通過構造方法創建對象 newInstance()

獲取類的成員變量

獲取類的方法

調用方法 invoke( )

獲取類的其他信息

反射機制的效率

反射機制的效率測試

setAccessible方法

反射總結

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