Java拾遗1：Java反射机制

一.Class类的使用

在面向对象的世界里，万事万物皆对象
- 注意：普通的数据类型，int a=5不是对象；static类的东西也不是对象，它属于类
- 类是对象，类是java.lang.Class类的实例对象，我们称其为该类的类类型。
这个对象如何表示？
- 三种表示方式
  - Class c1 = Foo.class;//Foo是个类
  - Class c2 = foo.getClass();//foo是Foo类的对象
  - Class c3 = Class.forName("类的全称");
- 可以通过类类型来创建该类的对象
  - Foo foo = (Foo)c1.newInstance();
示例如下：

package com.imooc.reflect;

public class ClassDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        //Foo的实例对象如何表示
        Foo foo1 = new Foo();

        //Foo这个类 也是一个实例对象，是Class类的实例对象，如何表示？
        //任何一个类都是Class类的实例对象，这个实例对象有3种表示方式

        //第一种：任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class
        Class c1 = Foo.class;

        //第二种：已知该类的对象，通过getClass方法
        Class c2 = foo1.getClass();

        //官网c1/c2表示了Foo类的类类型（class type:Foo本身是一个类，也是Class的对象)
        //Foo类的对象是foo1，Foo类的类类型是c1和c2,一个类只可能是Class类的一个对象
        System.out.println(c1 == c2);

        //第三种：
        Class c3 = null;
        try {
            c3 = Class.forName("com.imooc.reflect.Foo");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(c2 == c3);

        //我们完全可以通过类的类类型创建该类的对象
        try {
            Foo foo = (Foo)c1.newInstance();//需要有无参数的构造方法
            foo.print();
        } catch (InstantiationException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

class Foo{

    void print(){
        System.out.println("foo");
    }
}

二.Java动态加载类

Class c = Class.forName("类的全称"）
- 不仅表示了类的类类型，还代表了动态加载类
- 编译时刻加载类是静态加载类，运行时刻加载类是动态加载类
  - new 创建对象是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的可能使用到的类。
  - 通过动态加载类可以解决在静态加载时类不存在的问题，它是在运行时刻加载类
  - 动态加载类可以用于功能的扩展

示例：

//Version 1.0
//Office.java
class Office{
public static void main(String[] args){
    if("Word".equals(args[0]){
        Word w = new Word();
        w.start();
    }
    if("Excel".equals(args[0]){
        Excel e = new Word();
        e.start();
    }
}
}

//这个版本中，Word,Excel类都没有存在，因此编译出错
//new 创建对象 是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的可能使用到的类。
//通过动态加载类可以解决这个问题

//version2.0
//OfficeBetter.java
class OfficeBetter{
public static void main(String[] args){
    //new 创建对象 是静态加载类，在编译时刻就需要加载所有的可能使用到的类。
    //通过动态加载类可以解决这个问题,功能性的类最好用动态加载，而不是静态加载
    try{
        //动态加载类，在运行时刻加载
        Class c = Class.forName("args[0]");
        //通过类类型，创建该类对象
        OfficeAble oa = (OfficeAble)c.newInstance();
        oa.start();
    }catch(Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}
}

interface OfficeAble{
    public void start();
}

class Word implements OfficeAble{
public void start(){
    System.out.println("word...start");
}
}

...
//后续我们如果需要其他加载其他功能类，例如Excel，PPT,那么我们不用改OfficeBetter.java，直接添加类就可以了

三.Java获取成员函数，成员变量及构造函数信息

1.基本的数据类型，void关键字都存在类类型

示例如下

package com.imooc.reflect;

public class ClassDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = int.class;//int 的类类型
        Class c2 = String.class;//String类的类类型
        Class c3 = double.class;
        Class c4 = Double.class;
        Class c5 = void.class;

        System.out.println(c1.getName());//获得类名
        System.out.println(c2.getName());
        System.out.println(c2.getSimpleName());//不含包名的类的名称
        System.out.println(c5.getName());
    }

}

//运行结果：
  int
  java.lang.String
  String
  void

2.Class类的基本API操作：获取成员函数，成员变量及构造函数信息

获取类的信息，都是从获的类的类类型开始的
- Class c = obj.getClass();//获取类的类类型
- String className = c.getName();//获取类名
获取类的成员函数
- getMethods()方法获取的是所有的public的函数，包括父类继承而来的
  - Method[] ms = c.getMethods();
- getDeclaredMethods()获取的是所有该类自己声明的方法，不问访问权限
  - Method[] ms = c.getDeclaredMethods()
获取类的成员变量
- getFields()方法获取的是所有的public的成员变量的信息
  - Field[] fs = c.getFields();
- getDeclaredFields()获取的是该类自己声明的成员变量的信息
  - Field[] fs = c.getDeclaredFields();
获取类的构造函数
- getConstructor()方法获取的是所有的public的构造函数的信息
  - Constructor[] cs = c.getConstructors();
- getDeclaredConstructor()获取的是该类自己声明的所有构造函数
  - Constructor[] cs = c.getDeclaredConstructors();
示例如下：

package com.imooc.reflect;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ClassUtil {
    /** * 打印类的信息，包括类的成员函数，成员变量及构造函数 * obj 该对象所属类的信息 * 要打印类的信息，都是从获得类的类类型开始的 */

    /* * 打印类的成员函数 */
    public static void printMethodMessage(Object obj){
        //要获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();//传递的是哪个子类的对象， c就是该子类的类类型,例如，int.class
        //获取类的名称
        System.out.println("类的名称是："+c.getName());

        /* * Method类，方法对象 * 一个成员方法就是一个Method对象 * getMethods()方法获取的是所有的public的函数，包括父类继承而来的 * getDeclaredMethods()获取的是所有该类自己声明的方法，不问访问权限 */

        Method[] ms = c.getMethods();//c.getDeclaredMethods()
        for(int i = 0; i < ms.length; i++){
            //得到方法返回值类型的类类型，如int.class
            Class returnType = ms[i].getReturnType();
            System.out.print(returnType.getName()+" ");
            //得到方法的名称
            System.out.print(ms[i].getName()+"(");
            //获取参数类型：得到参数列表的类型的类类型
            Class[] paramType = ms[i].getParameterTypes();
            for(Class class1 : paramType){
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.println(")");
        }
    }

    /* * 打印类的成员变量 */
    public static void printFieldMessage(Object obj) {
        //获取类的类类型
        Class c = obj.getClass();
        /* * 成员变量也是对象，是java.lang.reflect.Field类的对象 * Field类封装了关于成员变量的操作 * getFields()方法获取的是所有的public的成员变量的信息 * getDeclaredFields()获取的是该类自己声明的成员变量的信息 */
        //Field[] fs = c.getFields();
        Field[] fs = c.getDeclaredFields();
        for (Field field : fs) {
            //得到成员变量的类型的类类型
            Class fieldType = field.getType();
            //得到成员变量的类型名
            String typeName = fieldType.getName();
            //得到成员变量的名称
            String fieldName = field.getName();
            System.out.println(typeName+" "+fieldName);
            }
    }

    /* * 打印类的构造函数 */
    public static void printConMessage(Object obj){
        Class c = obj.getClass();
        /* * 构造函数也是对象，是java.lang.Constructor类的对象 * Field类封装了关于成员变量的操作 * getConstructor()方法获取的是所有的public的构造函数的信息 * getDeclaredConstructor()获取的是该类自己声明的所有构造函数 */
        Constructor[] cs = c.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : cs) {
            //获取的是构造函数的名称
            System.out.print(constructor.getName()+"(");
            //获取构造函数的参数列表：得到参数列表的类类型
            Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();
            for (Class class1 : paramTypes) {
                System.out.print(class1.getName()+",");
            }
            System.out.println(")");
        }
    }
}

package com.imooc.reflect;

public class ClassDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        String s = "hello";
        ClassUtil.printMethodMessage(s);

        System.out.println("===============");

        Integer n = 1;
        ClassUtil.printFieldMessage(n);

        System.out.println("===============");

        ClassUtil.printFieldMessage("world");

        System.out.println("===============");

        ClassUtil.printMethodMessage(new Integer(1));

        System.out.println("===============");

        ClassUtil.printConMessage(s);

        System.out.println("===============");

        ClassUtil.printConMessage(n);
    }
}

四.Java反射的基本操作:方法的反射

如何获取某个方法？
- 方法的名称和方法的参数列表唯一决定某个方法
方法反射的操作
- Class c = obj.getClass();//获取类的类类型
- Method m = c.getMethod(方法名，参数列表)
- method.invoke(对象，参数列表)
  - A a1 = new A();
  - Class c = a1.getClass();
  - Method m = c.getMethod("print", int.class, int.class);
  - Object o = m.invoke(a1, 10, 20);

示例：

package com.imooc.reflect;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class MethodDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        /* * 要获取print(int, int)方法 * 1.要获取方法就是获取类的信息，获取类的信息，首先要获取类的类类型 */
        A a1 = new A();
        Class c = a1.getClass();
        /* * 2.获取方法名称和参数列表 * getMethod()获取的是public的方法 * getDeclaredMethod()获取的是自己声明的方法 */
        try {
            //Method m = c.getMethod("print", new Class[]{int.class, int.class});
            Method m = c.getMethod("print", int.class, int.class);

            /* * 方法的反射操作 * a1.print(10,20);方法的反射操作是用m对象来进行方法调用，和a1.print调用的效果相同 * 方法如果没有返回值，返回null；如果有返回值，返回具体的返回值 */
            //m.invoke(a1, new Object[]{10,20});
            Object o = m.invoke(a1, 10, 20);

            System.out.println("===============");

            //获取方法print(String,String)
            Method m1 = c.getMethod("print", String.class, String.class);
            //用方法进行反射操作
            o = m1.invoke(a1, "hello","WORLD");

            System.out.println("===============");

            //Method m2 = c.getMethod("print",new Class[]{});
            //m2.invoke(a1,new Object[]{});
            Method m2 = c.getMethod("print");
            m2.invoke(a1);

        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

class A {
    public void print(){
        System.out.println("helloworld");
    }

    public void print(int a, int b){
        System.out.println(a+b);
    }

    public void print(String a, String b){
        System.out.println(a.toUpperCase()+","+b.toLowerCase());
    }
}

五.通过反射了解集合泛型的本质

反射的操作都是编译之后的操作
Java中集合的泛型，是防止错误输入的，只在编译阶段有效，
编译结束，则泛型无效，因此，如果绕过编译，泛型就无效了

package com.imooc.reflect;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class MethodDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();//可以放任何类型

        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();//只能放String类型

        list1.add("hello");
        //list1.add(20);错误的
        Class c1 = list.getClass();
        Class c2 = list1.getClass();
        System.out.println(c1 == c2);
        //总结：反射的操作都是编译之后的操作，也就是生成.class之后的操作

        /* * c1 == c2结果返回true,说明编译之后集合的泛型是去泛型化的 * Java中集合的泛型，是防止错误输入的，只在编译阶段有效， * 编译结束，则泛型无效，因此，如果绕过编译，泛型就无效了 * 验证：我们可以通过反射操作，绕过编译 */

        try {
            Method m = c2.getMethod("add", Object.class);
            m.invoke(list1, 20);//绕过编译操作就绕过泛型
            System.out.println(list1.size());
            System.out.println(list1);
            /*for (String string : list1) { System.out.println(string); }*///编译时执行，因此现在不能再这样遍历了

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}