黑马程序员——Java基础加强---反射

Love The Way You Lie 2023-02-11 11:30 91阅读 0赞

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**第一讲   反射的应用场景**

**一、概述**

反射技术：

Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类中的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它在任意方法和属性；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语言中的反射机制。

简单来说：反射技术可以对类进行解剖。

**二、反射的基石——Class类**

1、所有的类文件都有共同属性，所以可以向上抽取，把这些共性内容封装成一个类，这个类就叫做Class（描述字节码文件的对象）。

Class类中包含属性有field（字段）、method（方法）、constructor（构造函数），而field中有修饰符、类型、变量名等复杂的描述内容，因此也可以将字段封装成一个对象，用来获取类中field的内容，这个对象的描述叫Field。同理方法和构造函数也被封装成对象Method、Constructor。要想对一个类进行内容的获取。必须要先获取该字节码文件对象。该对象是Class类型。

Class类描述的信息：类的名字，类的访问属性，类所属于的包名，字段名称的列表，方法名称的列表等。每一个字节码就是class的实例对象。如：classcls=Data.class;

小知识：什么是字节码？

当源程序中用到类时，首先要从硬盘把这个类的那些二进制代码，一个类编译成class放在硬盘上以后，就是一些二进制代码，要把这些二进制代码加载到内存中里面来，再用这些字节码去复制出一个一个对象来。

2、Class和class的区别

1）class：Java中的类用于描述一类事物的共性，该类事物有什么属性，没有什么属性，至于这个属性的值是什么，则由此类的实例对象确定，不同的实例对象有不同的属性值。

2）Class：指的是Java程序中的各个Java类是属于同一类事物，都是Java程序的类，这些类称为Class。例如人对应的是Person类，Java类对应的就是Class。Class是Java程序中各个Java类的总称；它是反射的基石，通过Class类来使用反射。

3、获取Class对象的三种方式

加载XX.class文件进内存时就被封装成了对象，该对象就是字节码文件对象。如何获取Class对象呢？

方式一：

通过对象的getClass方法进行获取。

如：Class cls=new People().getClass();//Peple是一个类名。

缺点：每次都需要具体的类和该类的对象，以及调用getClass方法。

方式二：

任何数据类型都具备着一个静态的属性class，这个属性直接获取到该类型的对应Class对象。

如：Class cls=People.class;//People是一个类名。

比第一种较为简单，不用创建对象，不用调用getClass方法，但是还是要使用具体的类，和该类中的一个静态属性class完成。

方式三：

这种方式较为简单，只要知道类的名称即可。不需要使用该类，也不需要去调用具体的属性和行为。就可以获取到Class对象了。

如：Class cla=Class.forName("包名.People");//People是一个类名。

这种方式仅知道类名就可以获取到该类字节码对象的方式，更有利于扩展。

注：

1、九个预定义的Class:

1）包括八种基本类型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）的字节码对象和一种返回值为void类型的void.class。

2）Integer.TYPE是Integer类的一个常量，它代表此包装类型包装的基本类型的字节码，所以和int.class是相等的。基本数据类型的的字节码都可以用与之对应的包

装类中的TYPE常量表示。

2、只要在源程序中出现的类型都有各自的Class实例对象。如int\[\] .class。数组类型的Class实例对象，可以用Class.isArray()方法来判断是否是数组类型。

4、Class类中的方法

static Class forName(String className)  //返回与给定字符串名的类或接口的相关联的Class对象。

Class getClass()  // 返回的是Object运行时的类，即返回Class对象即字节码对象.

Constructor getConstructor()  //返回Constructor对象，它反映此Class对象所表示的类的指定公共构造方法。

Field getField(String name)  //返回一个Field对象，它表示此Class对象所代表的类或接口的指定公共成员字段。

Field\[\] getFields()  //返回包含某些Field对象的数组，表示所代表类中的成员字段。

Method getMethod(String name,Class… parameterTypes)  //返回一个Method对象，它表示的是此Class对象所代表的类的指定公共成员方法。

Method\[\] getMehtods()  //返回一个包含某些Method对象的数组，是所代表的的类中的公共成员方法。

String getName()  //以String形式返回此Class对象所表示的实体名称。

String getSuperclass()  //返回此Class所表示的类的超类的名称。

boolean isArray()  //判定此Class对象是否表示一个数组。

boolean isPrimitive()  //判断指定的Class对象是否是一个基本类型。

T newInstance()  //创建此Class对象所表示的类的一个新实例。

5、通过Class对象获取类实例

通过查看API我们知道，Class类是没有构造方法的， 因此只能通过方法获取类实例对象。之前我们用的已知类，创建对象的做法：

1）查找并加载XX.class文件进内存，并将该文件封装成Class对象。

2）再依据Class对象创建该类具体的实例。

3）调用构造函数对对象进行初始化。

如：People p=new People();

现在用Class对象来获取类实例对象的做法：

1）查找并加载指定名字的字节码文件进内存，并被封装成Class对象。

2）通过Class对象的newInstance方法创建该Class对应的类实例。

3）调用newInstance()方法会去使用该类的空参数构造函数进行初始化。

如：

String className="包名.People";

Class cls=Class.forName(className);

Object obj=cls.newInstance();

示例：

package cn.itheima.day26 
       
       //People类 
       public class People 
       { 
       private String name; 
       public int age; 
       public People(){ 
       System.out.println( "People is coming"); 
       } 
       public People(String name,int age){ 
       this.age = age; 
       this.name = name; 
       } 
       public String toString(){ 
       return name+ ":"+age; 
       } 
       } 
       
       package cn.itheima.day26 
       
       public class CreateClassDemo 
       { 
       public static void main(String[] args){ 
       createPeopleDemo(); 
       } 
       public static void createPeopleClass() throws Exception{ 
       //通过Class对象创建类实例方法 
       String className = "cn.itheima.day26.People"; 
       //获取People类的Class对象 
       Class cls = Class.forName(claaName); 
       //通过newInstance方法获取类的无参构造函数 
       People p = (People) class.newInstance(); 
       } 
       }

**三、Constructor类**

1、概述

如果指定的类中没有空参数的构造函数，或者要创建的类对象需要通过指定的构造函数进行初始化。这时怎么办呢？这时就不能使用Class类中的newInstance方法了。既

然要通过指定的构造函数进行对象的初始化。就必须先获取这个构造函数——Constructor。Constructor代表某个类的构造方法。

2、获取构造方法：

1）得到这个类的所有构造方法：如得到上面示例中Person类的所有构造方法

Constructor\[\] cons = Class.forName(“cn.itheima.day26.People”).getConstructors();

2）获取某一个构造方法：

Constructor con=People.class.getConstructor(String.class,int.class);

3、创建实例对象：

1）通常方式：People p = new People(“Tom”,30);

2）反射方式：People p= (Ppople)con.newInstance(“Tom”,30);

示例：

Constructor constructor1 = String.class.getConstructor(StringBuffer.class); 
       String str2 = (String)constructor1.newInstance( /*"abc"*/ new StringBuffer( "abc")); 
       System.out.println(str2.charAt( 2));

**四、Filed类**

1、Field类代表某个类中的一个成员变量

2、方法

Filed getField(String s);  //只能获取公有和父类中公有。

Filed getDeclaredField(String s),  //获取该类中任意成员变量，包括私有。

set Accessible(true);  //如果是私有字段，要先将该私有字段进行取消权限检查的能力，也称暴力访问。

set(Objecr obj , Object value);  //将制定对象变量上此Field对象表示的字段设置为指定的新值。

Object get(Object obj);  //返回指定对象上Field表示的字段的值。

示例：

public static FieldDemo{ 
       public static void main(String[] args){ 
       ReflectPoint pt1 = new ReflectPoint( 3, 5); 
       //获取指定的成员变量 
       Field fieldY = pt1.getClass().getField( "y"); 
       //fieldY的值是多少？是5,错！fieldY不是对象身上的变量，而是类上，要用它去取某个对象上对应的值 
       System.out.println(fieldY.get(pt1)); 
       //访问私有变量 
       Field fieldX = pt1.getClass().getDeclaredField( "x"); 
       fieldX.setAccessible( true); 
       System.out.println(fieldX.get(pt1)); 
       //改变字符 
       changeStringValue(pt1); 
       System.out.println(pt1); 
       } 
       private static void changeStringValue(Object obj) throws Exception { 
       Field[] fields = obj.getClass().getFields(); 
       for(Field field : fields){ 
       //if(field.getType().equals(String.class)){ 
       //因为是同一个字节码文件，所以用== 
       if(field.getType() == String.class){ 
       String oldValue = (String)field.get(obj); 
       String newValue = oldValue.replace( 'b', 'a'); 
       field.set(obj, newValue); 
       } 
       } 
       
       } 
       }

**五、Method类**

1、概述：Method类代表某个类中的一个成员方法。调用某个对象身上的方法，要先得到方法，再针对某个对象调用。

2、专家模式：谁调用这个数据，就是谁在调用它的专家。

3、方法

Method\[\] getMethods();  //只获取公共和父类中的方法。

Method\[\] getDeclaredMethods();  //获取本类中包含私有。

Method   getMethod("方法名"，参数.class（如果是空参可以写null）);

Object invoke(Object obj ,参数);  //调用方法。

如果方法是静态，invoke方法中的对象参数可以为null。

如：

获取某个类中的某个方法：（如String str =”abc”）

1）通常方式：str.charAt(1)。

2）反射方式：

Method charAtMethod =Class.forName(“java.lang.String”).getMethod(“charAt”,int.class);

charAtMethod.invoke(str,1);

说明：如果传递给Method对象的invoke()方法的第一个参数为null，说明Method对象对应的是一个静态方法。

4、用反射方式执行某个main方法：

首先要明确为何要用反射：在写源程序时，并不知道使用者传入的类名是什么，但是虽然传入的类名不知道，而知道的是这个类中的方法有main这个方法。所以可以通过

反射的方式，通过使用者传入的类名（可定义字符串型变量作为传入类名的入口，通过这个变量代表类名），内部通过传入的类名获取其main方法，然后执行相应的内容。

此时会出现下面的问题：

启动Java程序的main方法的参数是一个字符串数组，即public static void main(String\[\] args)，通过反射方式来调用这个main方法时，如何为invoke方法传递参数呢？

按jdk1.5的语法，整个数组是一个参数，而按jdk1.4的语法，数组中的每个元素对应一个参数，当把一个字符串数组作为参数传递给invoke方法时，javac会到底按照哪种语法进

行处理呢？jdk1.5肯定要兼容jdk1.4的语法，会按jdk1.4的语法进行处理，即把数组打散成为若干个单独的参数。所以，在给main方法传递参数时，不能使用代码mainMethod

invoke(null,new String\[\]\{“xxx”\})，javac只把它当作jdk1.4的语法进行理解，而不把它当作jdk1.5的语法解释，因此会出现参数类型不对的问题。

解决办法：

mainMethod.invoke(null,new Object\[\]\{new String\[\]\{"xxx"\}\});

mainMethod.invoke(null,(Object)new String\[\]\{"xxx"\});

示例：

package com.itheima.day26; 
       
       public class MethodDemo 
       { 
       public static void main(String[] args){ 
       //定义字符串 
       String str = "abc"; 
       //获取对象 
       Method methodCharAt = String.class.getMethod( "charAt", int.class); 
       System.out.println(methodCharAt.invoke(str1, 1)); 
       System.out.println(methodCharAt.invoke(str1, new Object[]{ 2})); 
       
       //TestArguments.main(new String[]{"111","222","333"}); 
       String className = args[ 0]; 
       Method mainMethod = Class.forName(className).getMethod( "main", String[].class); 
       //mainMethod.invoke(null, new Object[]{new String[]{"111","222","333"}});//强制转换为超类Object,不用拆包 
       mainMethod.invoke( null, (Object) new String[]{ "111", "222", "333"}); //将数组打包，编译器拆包后就是字符串数组 
       } 
       } 
       class TestArguments{ 
       public static void main(String[] args){ 
       for(String arg : args){ 
       System.out.println(arg); 
       } 
       } 
       }

**六、数组的反射**

1、具有相同维数和元素类型的数组属于同一个类型，即具有相同的Class实例对象。数组字节码的名字：有\[和数组对应类型的缩写，如int\[\]数组的名称为：\[I

2、Object\[\]与String\[\]没有父子关系，Object与String有父子关系，所以new Object\[\]\{“aaa”,”bb”\}不能强制转换成new String\[\]\{“aaa”,”bb”\}; Object x =“abc”能强制转换成

String x =“abc”。

3、如何得到某个数组中的某个元素的类型，

例：

int a = new int\[3\]；Object\[\] obj=new Object\[\]\{”ABC”,1\};

无法得到某个数组的具体类型，只能得到其中某个元素的类型，

Obj\[0\].getClass().getName()得到的是java.lang.String。

4、Array工具类用于完成对数组的反射操作。

Array.getLength(Object obj);//获取数组的长度。

Array.get(Object obj,int x);//获取数组中的元素。

5、基本类型的一维数组可以被当作Object类型使用，不能当作Object\[\]类型使用；非基本类型的一维数组，既可以当做Object类型使用，又可以当做Object\[\]类型使用。

示例：

package com.itheima.day26; 
       
       import java.lang.reflect.Array; 
       import java.util.Arrays; 
       public class ArrayReflect 
       { 
       public static void main(String[] args){ 
       int [] a1 = new int[]{ 1, 2, 3}; 
       int [] a2 = new int[ 4]; 
       int[][] a3 = new int[ 2][ 3]; 
       String [] a4 = new String[]{ "a", "b", "c"}; 
       System.out.println(a1.getClass() == a2.getClass()); //true 
       System.out.println(a1.getClass() == a4.getClass()); //false 
       System.out.println(a1.getClass() == a3.getClass()); //false 
       System.out.println(a1.getClass().getName()); //[I 
       System.out.println(a1.getClass().getSuperclass().getName()); //class java.lang.Object 
       System.out.println(a4.getClass().getSuperclass().getName()); //[l java.lang.String 
       
       bject obj1 = a1; 
       Object obj2 = a4; 
       //Object[] obj3 = a1;//因为a1中的元素是int类型，基本数据类型不是Object 
       Object[] obj4 = a3; 
       Object[] obj5 = a4; //String数组中的元素属于Object 
       
       System.out.println(a1); //[I@4caaf64e 
       System.out.println(a4); //[Ljava.lang.String;@6c10a234 
       System.out.println(Arrays.asList(a1)); //[I@4caaf64e 
       System.out.println(Arrays.asList(a4)); //[a, b, c] 
       
       //Array工具类用于完成对数组的反射操作。如打印任意数值 
       printObject(a1); 
       printObject(a4); 
       printObject( "abc"); 
       } 
       private static void printObject(Object obj){ 
       Class clazz = obj.getClass(); 
       //如果传入的是数组，则遍历 
       if(clazz.isArray()){ 
       int len = Array.getLength(obj); 
       for( int i= 0;i<len;i++){ 
       System.out.println(Array.get(obj, i)); 
       } 
       } else{ 
       System.out.println(obj); 
       } 
       } 
       }

注：

Arrays.asList()方法处理int\[\]和String\[\]时的差异：  
打印Arrays.asList(a1);还是跟直接打印a1是一样的

打印Arrays.asList(a4);就会把a3的元素打印出来。

这是因为此方法在JDK1.4版本中，接收的Object类型的数组，而a3可以作为Object数组传入。但是a1不可以作为Object数组传入，所以只能按照JDK1.5版本来处理。在JDK1.5

版本中，传入的是一个可变参数，所以a1就被当作是一个object，也就是一个参数， 而不是数组传入，所以打印的结果还是跟直接打印a1一样。

七、HashCode的分析

复写hashCode()方法的意义：只有存入的是具有hashCode算法的集合的，复写hashCode()方法才有价值

1、哈希算法的由来：  
        若在一个集合中查找是否含有某个对象，通常是一个个的去比较，找到后还要进行equals的比较，对象特别多时，效率很低。有这么一种HashCode算法，有一个集合，

把这个集合分成若干个区域，每个存进来的对象，可以算出一个hashCode值，根据算出来的值，就放到相应的区域中去。当要查找某一个对象，只要算出这个对象hashCode

的值，看属于第几个区域，然后到相应的区域中去寻找，看是否有与此对象相等的对象。这样查找的性能就提高了。

2、要想HashCode方法有价值的话，前提是对象存入的是hash算法这种类型的集合当中才有价值。如果不存入是hashCode算法的集合中，则不用复写此方法。

3、如果没有复写hashCode方法，对象的hashCode值是按照内存地址进行计算的。这样即使两个对象的内容是相等的，但是存入集合中的内存地址值不同，导致hashCode值

也不同，被存入的区域也不同。所以两个内容相等的对象，就可以存入集合中。所以就有这样的说法：如果两个对象equals相等的话，你应该让他们的hashCode也相等。如果

对象存入的不是根据hash算法的集合中，就不需要复写hashCode方法。

4、当一个对象存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了，否则对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中的哈希值就不相等

了。在这种情况下，调用contains方法或者remove方法来寻找或者删除这个对象的引用，就会找不到这个对象。从而导致无法从HashSet集合中单独删除当前对象，从而造成

内存泄露。（程序中某一些对象不再被使用，以为被删掉了，但是没有，还一直在占用内存中，当这样的对象慢慢增加时，就会造成内存泄露。）

补充：

内存泄露：某些对象不再使用了，占用着内存空间，并未被释放，就会导致内存泄露；也就是说当程序不断增加对象，修改对象，删除对象，时间一长，内存就会用光了，

就导致内存溢出。

示例：

package cn.itheima.day26 
       
       import java.util.ArrayList; 
       import java.util.Collection; 
       import java.util.HashSet; 
       
       public class HashCodeDemo 
       { 
       public static void main(String[] args){ 
       //Collection collection = new ArrayList(); 
       Collection collection = new HashSet(); 
       HashCodeTest hct1 = new ReflectPoint( 3, 3); 
       ReflectPoint hct2 = new ReflectPoint( 5, 5); 
       ReflectPoint hct3 = new ReflectPoint( 3, 3); 
       collection.add(hct1); 
       collection.add(hct2); 
       collection.add(hct3); 
       
       //hct1.y = 7; 
       //collections.remove(hct1); 
       System.out.println(collection.size()); 
       } 
       } 
       //测试类 
       class HashCodeTest{ 
       private int x; 
       public int y; 
       public HashCodeTest(int x, int y) { 
       super(); 
       this.x = x; 
       this.y = y; 
       } 
       
       @Override 
       public int hashCode() { 
       final int prime = 31; 
       int result = 1; 
       result = prime * result + x; 
       result = prime * result + y; 
       return result; 
       } 
       
       @Override 
       public boolean equals(Object obj) { 
       if ( this == obj) 
       return true; 
       if (obj == null) 
       return false; 
       if (getClass() != obj.getClass()) 
       return false; 
       final ReflectPoint other = (ReflectPoint) obj; 
       if (x != other.x) 
       return false; 
       if (y != other.y) 
       return false; 
       return true; 
       } 
       
       public int getX() { 
       return x; 
       } 
       
       
       public void setX(int x) { 
       this.x = x; 
       } 
       
       public int getY() { 
       return y; 
       } 
       
       public void setY(int y) { 
       this.y = y; 
       } 
       
       }

**第二讲   反射的作用——实现框架的功能**

一、概述

1、框架：通过反射调用Java类的一种方式。

如房地产商造房子用户住，门窗和空调等等内部都是由用户自己安装，房子就是框架，用户需使用此框架，安好门窗等放入到房地产商提供的框架中。

框架和工具类的区别：工具类被用户类调用，而框架是调用用户提供的类。

2、框架机器要解决的核心问题：

我们在写框架（造房子的过程）的时候，调用的类（安装的门窗等）还未出现，那么，框架无法知道要被调用的类名，所以在程序中无法直接new其某个类的实例对象，

要用反射来做。

3、简单框架程序的步骤

1）右击项目File命名一个配置文件如：config.properties,然后写入配置信息。如键值对：className=java.util.ArrayList，等号右边的配置键，右边是值。

2）代码实现，加载此文件：

1>将文件读取到读取流中，要写出配置文件的绝对路径。

如： InputStream in = new FileInputStream("配置文件');

2>用Properties类的load()方法将流中的数据存入集合。

3>关闭流：关闭的是读取流，因为流中的数据已经加载进内存。

3）通过getProperty()方法获取className，即配置的值，也就是某个类名。

4）用反射的方式，创建对象newInstance()。

5）执行程序主体功能

示例：

package com.itheima.day26; 
       
       import java.io.FileInputStream; 
       import java.io.InputStream; 
       import java.util.Properties; 
       
       public class FrameDemo { 
       
       public static void main(String[] args) throws Exception{ 
       
       //一定要记住用完整的路径，但完整的路径不是硬编码，而是运算出来的。*/ 
       InputStream in = new FileInputStream( "config.properties"); //配置文件 
       
       Properties props = new Properties(); 
       
       props.load(in); 
       
       in.close(); //关闭资源 
       String className = props.getProperty( "className"); 
       Collection collections = (Collection)Class.forName(className).newInstance(); 
       
       //Collection collections = new HashSet(); 
       ReflectPoint pt1 = new ReflectPoint( 3, 3); 
       ReflectPoint pt2 = new ReflectPoint( 5, 5); 
       ReflectPoint pt3 = new ReflectPoint( 3, 3); 
       
       collections.add(pt1); 
       collections.add(pt2); 
       collections.add(pt3); 
       collections.add(pt1); 
       System.out.println(collections.size()); 
       } 
       }

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