Java 反射

反射机制🚩

一个需求引出反射&快速入门

在这里插入图片描述

re.properties 文件：

classfullpath=com.hspedu.Cat
method=cry
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Cat 类：

package com.hspedu;

public class Cat {
    private  String name = "招财猫";
    public  void hi(){
        System.out.println("hi " + name);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

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ReflectionQuestion 类：

package com.hspedu.reflection.question;

import com.hspedu.Cat;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 反射问题的引入
 */
@SuppressWarnings({"all"})
public class ReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {

        //根据配置文件 re.properties 指定信息, 创建Cat对象并调用方法hi
        //老韩回忆

        //传统的方式 new 对象 -》 调用方法
		//Cat cat = new Cat();
		//cat.hi(); ===> cat.cry() 修改源码.

        //我们尝试做一做 -> 明白反射

        //1. 使用Properties 类, 可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//"com.hspedu.Cat"
        String methodName = properties.get("method").toString();//"hi"
        System.out.println("classfullpath=" + classfullpath);
        System.out.println("method=" + methodName);

        //2. 创建对象 , 传统的方法，行不通 =》 反射机制
        //new classfullpath();

		// 快速入门： 
        //3. 使用反射机制解决
        //(1) 加载类, 返回Class类型的对象cls
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的运行类型=" + o.getClass()); //运行类型
        //(3) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的 methodName"hi"  的方法对象
        //    即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //(4) 通过method1 调用方法: 即通过方法对象来实现调用方法
        System.out.println("=============================");
        method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法() , 反射机制 方法.invoke(对象)

    }
}

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反射机制

Java Reflection
反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息(比如成员变量，构造器，成员方法等等)，并能操作对象的属性和方法，反射在设计模式和框架底层都会用到。
加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)，这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个Class对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为：反射。
反射原理示意图：
在这里插入图片描述

Java反射机制可以完成
1.在运行时判断任意一个对象所属的类
2.在运行时构造任意一个类的对象
3.在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
4.在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
5.生成动态代理

反射机制是框架的灵魂，也是框架底层机制的基石

反射的扩展-反射相关类

反射相关的主要类
1.java.lang.Class 代表一个类，Class对象标识某个类加载后在堆中的对象
2.java.lang.reflect.Method代表类的方法，Method对象表示某个类的方法
3.java.lang.reflect.Field代表类的成员变量，Field对象表示某个类的成员变量
4.java.lang.reflect.Constructor代表类的构造方法，Constructor对象表示某个类的构造器

这些类均在API：Package java.lang.reflect 下

示例代码：

package com.hspedu.reflection;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 */
public class Reflection01 {

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



        //1. 使用Properties 类, 可以读写配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
        String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//"com.hspedu.Cat"
        String methodName = properties.get("method").toString();//"hi"


        //2. 使用反射机制解决
        //(1) 加载类, 返回Class类型的对象cls
        Class cls = Class.forName(classfullpath);
        //(2) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的对象实例
        Object o = cls.newInstance();
        System.out.println("o的运行类型=" + o.getClass()); //运行类型
        //(3) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的 methodName"hi"  的方法对象
        //    即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
        Method method1 = cls.getMethod(methodName);
        //(4) 通过method1 调用方法: 即通过方法对象来实现调用方法
        System.out.println("=============================");
        method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法() , 反射机制 方法.invoke(对象)

        //java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量, Field对象表示某个类的成员变量
        //得到name字段
        //getField不能得到私有的属性
        Field nameField = cls.getField("age");
        System.out.println(nameField.get(o)); // 传统写法 对象.成员变量 , 反射 :  成员变量对象.get(对象)

        //java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法, Constructor对象表示构造器
        Constructor constructor = cls.getConstructor(); //()中可以指定构造器参数类型, 返回无参构造器
        System.out.println(constructor);//Cat()



        Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class); //这里老师传入的 String.class 就是String类的Class对象
        System.out.println(constructor2);//Cat(String name)
    }
}

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反射的优点和缺点

优点:可以动态的创建和使用对象(也是框架底层的核心)，使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑
缺点:使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响

示例代码(使用传统方式调用方法及使用反射机制调用方法执行速度的比较)：

package com.hspedu.reflection;

import com.hspedu.Cat;

import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 测试反射调用的性能，和优化方案
 */
public class Reflection02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {

        //Field
        //Method
        //Constructor
        m1();
        m2();
        m3();
    }

    //传统方法来调用hi
    public static void m1() {

        Cat cat = new Cat();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 90; i++) {
            cat.hi();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m1() 耗时=" + (end - start));
    }

    //反射机制调用方法hi
    public static void m2() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        Class cls = Class.forName("com.hspedu.Cat");
        Object o = cls.newInstance();
        Method hi = cls.getMethod("hi");
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射调用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m2() 耗时=" + (end - start));
    }

    //反射调用优化 + 关闭访问检查

    public static void m3() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        Class cls = Class.forName("com.hspedu.Cat");
        Object o = cls.newInstance();
        Method hi = cls.getMethod("hi");
        hi.setAccessible(true);//在反射调用方法时，取消访问检查
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 900000000; i++) {
            hi.invoke(o);//反射调用方法
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("m3() 耗时=" + (end - start));
    }
}

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反射调用时会造成性能的一些降低->反射调用性能优化（虽然优化程度不高，但是也是可以起到适当的优化的作用）

反射调用优化----关闭访问检查

    1.Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
（Accessible 译为“可使用的; 可进入的; 可接近的; 可到达的; 易接近的; 易懂的; 容易理解的; 可见到的; 易打交道的; 易相处的; ”）

    2.setAccessible()方法的作用是启动和禁用访问安全检查的开关

    3.参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false表示反射的对象执行访问检查。

代码：👆m3()方法

【Method和Field、Constructor类均继承AccessibleObject类，而AccessibleObject类中即存在setAccessible()方法。如下图所示：】

Class类🚩

在这里插入图片描述

基本介绍
1.Class也是类，继承Object类
2.Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
3.对于某个Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次
4.每个类的实例都会记得自己是由那个Class实例所生成
5.通过Class对象可以完整的得到一个类的完整结构，通过一系列API
6.Class对象是存放在堆中的
7.类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括方法代码、变量名、方法名、访问权限等等）

示例代码：

package com.hspedu.reflection.class_;

import com.hspedu.Cat;

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 对Class类特点的梳理
 */
public class Class01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //看看Class类图
        //1. Class也是类，因此也继承Object类
        //Class
        //2. Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
        //(1) 传统new对象
        /*  追进源码可以看到：Class类对象是通过ClassLoader类中loadClass方法创建出来的
            ClassLoader类
            public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
         */
        //Cat cat = new Cat();
        //(2) 反射方式, 刚才老师没有debug到 ClassLoader类的 loadClass, 原因是，我没有注销Cat cat = new Cat();
        /*  追进去后随着几次的step into和step over，最终还是会定位到ClassLoader类中loadClass方法
            ClassLoader类, 仍然是通过 ClassLoader类加载Cat类的 Class对象
            public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                return loadClass(name, false);
            }
         */
        Class cls1 = Class.forName("com.hspedu.Cat");

        //3. 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次
        Class cls2 = Class.forName("com.hspedu.Cat");
        System.out.println(cls1.hashCode());
        System.out.println(cls2.hashCode());
        Class cls3 = Class.forName("com.hspedu.Dog");
        System.out.println(cls3.hashCode());

    }
}

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Class类常用方法

在这里插入图片描述
Car类：

package com.hspedu;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 */
public class Car {
    public String brand = "宝马";//品牌
    public int price = 500000;
    public String color = "白色";

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

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示例代码：

package com.hspedu.reflection.class_;

import com.hspedu.Car;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示Class类的常用方法
 */
public class Class02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {

        String classAllPath = "com.hspedu.Car";
        //1 . 获取到Car类 对应的 Class对象
        // 表示不确定的Java类型
        Class<?> cls = Class.forName(classAllPath);
        //2. 输出cls
        System.out.println(cls); //显示cls对象, 是哪个类的Class对象 com.hspedu.Car
        System.out.println(cls.getClass());//输出cls运行类型 java.lang.Class
        //3. 得到包名
        System.out.println(cls.getPackage().getName());//包名
        //4. 得到全类名
        System.out.println(cls.getName());
        //5. 通过cls创建对象实例
        Car car = (Car) cls.newInstance();
        System.out.println(car);//car.toString()
        //6. 通过反射获取属性 brand
        Field brand = cls.getField("brand");
        System.out.println(brand.get(car));//宝马
        //7. 通过反射给属性赋值
        brand.set(car, "奔驰");
        System.out.println(brand.get(car));//奔驰
        //8 我希望大家可以得到所有的属性(字段)
        System.out.println("=======所有的字段属性====");
        Field[] fields = cls.getFields();
        for (Field f : fields) {
            System.out.println(f.getName());//名称
        }


    }
}

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获取Class类对象

Java 程序在计算机有三个阶段，在不同的阶段可以用不同的方法来得到Class类对象。
1.代码阶段/编译阶段：Class.forName();
2.Class类加载（加载阶段）：类.Class;
3.Runtime运行阶段：对象.getClass();
4.通过类加载器得到Class类对象

获取Class对象六种方式
1、java.lang.Car
前提：已知一个类的全名称，且该类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException异常
实例：Class cls1=Class.forName(“java.lang.Cat”);
应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类
2、Car.class
前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高
实例：Class cls2=Car.class;
应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象
3、对象.getClass()
前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，
实例：Class cls3=对象.getClass();//运行类型
应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象
注：getClass()是一个普通方法，只能通过对象来调用，不能通过类来调用
4、其他方式
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();
Class cls4 =cl.loadClass(“类的全类名”)；
5、基本数据（int,char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
形如：Class cls = 基本数据类型.class
6、基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE得到Class类对象
形如：Class cls = 包装类.TYPE
*无论通过5或6哪种方式获取的Class类对象，其输出的都是基本数据类型形式，而不是包装类形式

示例代码：

package com.hspedu.reflection.class_;

import com.hspedu.Car;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示得到Class对象的各种方式(6)
 */
public class GetClass_ {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

        //1. Class.forName
        String classAllPath = "com.hspedu.Car"; //通过读取配置文件获取
        Class<?> cls1 = Class.forName(classAllPath);
        System.out.println(cls1);

        //2. 类名.class , 应用场景: 用于参数传递
        Class cls2 = Car.class;
        System.out.println(cls2);

        //3. 对象.getClass(), 应用场景，有对象实例
        Car car = new Car();
        Class cls3 = car.getClass();
        System.out.println(cls3);

        //4. 通过类加载器【4种】来获取到类的Class对象
        //(1)先得到类加载器 car
        ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
        //(2)通过类加载器得到Class对象
        Class cls4 = classLoader.loadClass(classAllPath);
        System.out.println(cls4);

        //cls1 , cls2 , cls3 , cls4 其实是同一个对象
        System.out.println(cls1.hashCode());
        System.out.println(cls2.hashCode());
        System.out.println(cls3.hashCode());
        System.out.println(cls4.hashCode());

        //5. 基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short) 按如下方式得到Class类对象
        Class<Integer> integerClass = int.class;
        Class<Character> characterClass = char.class;
        Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;
        System.out.println(integerClass);//int

        //6. 基本数据类型对应的包装类，可以通过 .TYPE 方法得到与对应基本数据类型通过 .class 方法得到的 相同的Class类对象
        Class<Integer> type1 = Integer.TYPE;
        Class<Character> type2 = Character.TY：PE; //其它包装类BOOLEAN, DOUBLE, LONG,BYTE等等
        System.out.println(type1);// int
			
	    // 注意：
	    Class<Integer> note = Integer.class;
        System.out.println(note);
	    // 输出：class java.lang.Integer
			
        System.out.println(integerClass.hashCode());//?
        System.out.println(type1.hashCode());//?
        // 通过测试上述两个的 hashCode 是一样的

    }
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有Class对象的类型

1.外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
2.interface：接口
3.数组
4.enum：枚举
5.annotation：注解
6.基本数据类型
7.void

示例代码：

package com.hspedu.reflection.class_;

import java.io.Serializable;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示哪些类型有Class对象
 */
public class AllTypeClass {
    public static void main(String[] args) {

        Class<String> cls1 = String.class;//外部类
        Class<Serializable> cls2 = Serializable.class;//接口
        Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;//数组
        Class<float[][]> cls4 = float[][].class;//二维数组
        Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;//注解
        
        Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;//枚举
        Class<Long> cls7 = long.class;//基本数据类型
        Class<Void> cls8 = void.class;//void数据类型
        Class<Class> cls9 = Class.class;//Class类，也是外部类 由于Class类也是一种类，所以它也有自己的Class类对象

        System.out.println(cls1);
        System.out.println(cls2);
        System.out.println(cls3);
        System.out.println(cls4);
        System.out.println(cls5);
        System.out.println(cls6);
        System.out.println(cls7);
        System.out.println(cls8);
        System.out.println(cls9);
    }
}

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静态和动态加载

基本说明
反射机制是Java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载。
1.静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强
2.动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，也不报错，降低了依赖。

示例代码：

①静态加载：

import java.util.*;
public Classload{
	public static void main(String args[]){
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.printlin("请输入key");
		String key = scaaner.next();
		switch(key){
			case "1":
			Dog dog = new Dog(); // 静态加载 这里会报错，因为没有Dog类
			dog.cry();
			break;
			case "2":
			System.out.printlin("ok");
			break;
			default:
			System.out.printlin("do nothing");

		}
	}
}

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由于Dog dog = new Dog();语句是静态加载，故必须编写相应类代码才能够成功执行

import java.util.*;
import java.lang.reflect.*;
public class Classload{
	public static void main(String args[]) throws Exception{
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入key");
		String key = scanner.next();
		switch(key){
			case "1":
			Dog dog = new Dog(); // 静态加载 依赖性很强
			dog.cry();
			break;
			default:
			System.out.println("do nothing");

		}
	}
}
// 因为Dog是静态加载，所以必须编写
class Dog{
	private String name;
	public Dog(String name){
		this.name = name;
	}
	public Dog(){}

	public void cry(){
		System.out.println("Dog.cry");
	}
}

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②动态加载：

import java.util.*;
import java.lang.reflect.*;
public class Classload{
	public static void main(String args[]) throws Exception{
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入key");
		String key = scanner.next();
		switch(key){
			case "1":
			//Dog dog = new Dog(); // 静态加载 依赖性很强
			//dog.cry();
			break;
			case "2":
			Class cls = Class.forName("Person"); // 动态加载Person
			Object o = cls.newInstance();
			Method m = cls.getMethod("hi");
			// 反射是动态加载，依赖性弱
			m.invoke(o);
			System.out.println("ok");
			break;
			default:
			System.out.println("do nothing");

		}
	}
}
// 上述代码中Person类对象是通过动态加载得到的，故就算没有编写Person类代码只要还未执行到那句就不会报错,只有运行到那一行才会报错
class Person{
	public void hi(){
		System.out.println("Person.hi");
	}
}
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类加载时机
1.当创建对象时(new) // 静态加载
2.当子类被加载时 // 静态加载
3.调用类中的静态成员时 // 静态加载
4.通过反射 // 动态加载

类加载🚩

引言

在这里插入图片描述

过程解析：new语句之后就会进行类加载，类加载是用类加载器ClassLoader类调用loadClass方法将Class类对象创建到堆中的过程。当类加载完后就生成了相应的对象(非Class类对象)，且对象也存在堆中，并知道自己是属于哪个类对象的。即可以说两者之间是有一种映射关系存在的，如②所示。除此之外，在类加载完毕后，会将字节码对应的二进制数据/元数据也加载到方法区中，且和Class类对象之间也有一种引用关系，如①所示。
区分：方法区中为字节码二进制数据，也称为元数据；而在堆中的Class类对象其实是一种数据结构，因此可以将其中构造器、成员变量和成员方法等映射成或当做一个对象来进行操作，故更利于数据的操作。

类加载流程图

在这里插入图片描述

类加载五个阶段

加载阶段
JVM在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源（可能是class文件、也可能是jar包【比如官方提供的非我们自己编写的类就存在jar包中】，甚至网络）转化为二进制字节流加载到内存中（即存放在方法区中的类的字节码二进制数据），并生成一个代表该类的 java.lang.Class 对象
连接阶段-验证
1.目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
2.包括：文件格式验证（是否以魔数 oxcafebabe开头）、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
3.可以考虑使用 -Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施，缩短虚拟机类加载的时间。
添加 -Xverify:none 到 JVM 配置选项中的具体步骤：
https://blog.51cto.com/u_16175476/6642363

 @Test
    public void vertificationClass(){
        Car car = new Car();
        /**
         *         public Class loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {
         *             int var3 = var1.lastIndexOf(46);
         *             if (var3 != -1) {
         *             // 这里有个 System.getSecurityManager()安全管理器:用来验证
         *                 SecurityManager var4 = System.getSecurityManager();
         *                 if (var4 != null) {
         *                     var4.checkPackageAccess(var1.substring(0, var3));
         *                 }
         *             }
         */
    }

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这里通过在new Car处下断点追源码可以看到在类加载的过程会通过安全管理器来进行一系列的验证

正确字节码示例：oxcafebabe开头值的是class文件开头
在这里插入图片描述

连接阶段-准备-针对静态变量
JVM会在该阶段对静态变量，分配内存并默认初始化(对应数据类型的默认初始值，如0、0L、null、false等)。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

示例代码：

package com.hspedu.reflection.classload_;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 我们说明一个类加载的链接阶段-准备
 */
public class ClassLoad02 {
    public static void main(String[] args) {

    }
}
class A {
    //属性-成员变量-字段
    //老韩分析类加载的链接阶段-准备 属性是如何处理
    //1. n1 是实例属性, 不是静态变量，因此在准备阶段，是不会分配内存
    //2. n2 是静态变量，分配内存 n2 是默认初始化 0 ,而不是20
    //3. n3 是static final 是常量, 他和静态变量不一样, 因为一旦赋值就不变 n3 = 30
    public int n1 = 10;
    public static  int n2 = 20;
    public static final  int n3 = 30;
}

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连接阶段-解析
虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
【Java字节码文件中的常量池主要用于存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：①类和接口的全限定名；②字段名称和描述符；③方法名称和描述符】

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_42374233/article/details/120481259

Initialization（初始化）- 针对静态变量及静态代码块
1.到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行 < clinit > ()方法的过程
2.< clinit > ()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，依次自动收集类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并。
3.虚拟机会保证一个类的 < clinit > ()方法在多线程环境中被正确的加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的 < clinit > ()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行 < clinit > ()方法完毕【在这里，之所以能保证Class类只加载一次且在内存中只有一份Class类对象的原因就是通过同步机制及判断是否已经存在Class类对象来实现的】

示例代码：
在这里插入图片描述

前四个阶段均是由JVM来完成，程序员是无法控制干涉的。而在最后一个初始化阶段中，程序员才可以通过编写静态代码块来进行值的初始化并进行相应控制

反射的应用-反射获取类的结构信息🚩

获取类结构信息

相关方法1-java.lang.Class类
1.类名.class.getName(); 获取全类名
2.类名.class.getSimpleName(); 获取简单类名
3.类名.class.getFields(); 获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
4.类名.class.getDeclaredFields(); 获取本类中所有属性
5.类名.class.getMethods(); 获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
6.类名.class.getDeclaredMethods(); 获取本类中的所有方法
7.类名.class.getConstructors(); 获取本类所有public构造器，但不包含父类的
8.类名.class.getDeclaredConstructors(); 获取本类中的所有构造器
9.类名.class.getPackage(); 以Package形式返回包信息
10.类名.class.getSuperclass(); 以Class形式返回父类信息
11.类名.class.getInterfaces(); 以Class[]形式返回接口信息
12.类名.class.getAnnotations(); 以Annotation[]形式返回注解信息

方法3、5中的父类不局限于直接父类，父类的父类，一直往上都可以

相关方法2-java.lang.reflect.Field类
1.属性.getModifiers(); 以int形式返回修饰符
说明: 默认修饰符 0；public 1；private 2；protected 4；static 8；final 16；
2.属性.getTypeName();以Class形式返回属性类型；
3.属性.getName();-返回属性名
相关方法3-java.lang.reflect.Method类
1.方法.getModifiers(); 以int形式返回修饰符
说明: 默认修饰符 0；public 1；private 2；protected 4；static 8；final 16；
2.方法.getReturnType(); 以Class形式返回方法的返回类型
3.方法.getName(); 返回方法名
4.getParameterTypes:以Class[]返回参数的类型数组
相关方法4-java.lang.reflect.Constructor类
1.构造器.getModifiers(); 以int形式返回修饰符
说明，由于是构造器，故只有两种修饰符分别为默认和公有：默认修饰符 0；public 1；
2.构造器.getName(); 返回方法名
3.构造器.getParameterTypes:以Class[]返回参数的类型数组

示例代码：

package com.hspedu.reflection;

import org.junit.jupiter.api.Test;

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

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示如何通过反射获取类的结构信息
 */
public class ReflectionUtils {
    public static void main(String[] args) {

    }

    @Test
    public void api_02() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //得到Class对象
        Class<?> personCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Person");
        //getDeclaredFields:获取本类中所有属性
        //规定 说明: 默认修饰符 是0 ， public  是1 ，private 是 2 ，protected 是 4 , static 是 8 ，final 是 16
        Field[] declaredFields = personCls.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName()
                    + " 该属性的修饰符值=" + declaredField.getModifiers()
                    + " 该属性的类型=" + declaredField.getType());
        }

        //getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
        Method[] declaredMethods = personCls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("本类中所有方法=" + declaredMethod.getName()
                    + " 该方法的访问修饰符值=" + declaredMethod.getModifiers()
                    + " 该方法返回类型" + declaredMethod.getReturnType());

            //输出当前这个方法的形参数组情况
            Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
                System.out.println("该方法的形参类型=" + parameterType);
            }
        }

        //getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = personCls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println("====================");
            System.out.println("本类中所有构造器=" + declaredConstructor.getName());//这里老师只是输出名

            Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
            for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
                System.out.println("该构造器的形参类型=" + parameterType);
            }



        }

    }

    //第一组方法API
    @Test
    public void api_01() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {

        //得到Class对象
        Class<?> personCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Person");
        //getName:获取全类名
        System.out.println(personCls.getName());//com.hspedu.reflection.Person
        //getSimpleName:获取简单类名
        System.out.println(personCls.getSimpleName());//Person
        //getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
        Field[] fields = personCls.getFields();
        for (Field field : fields) {//增强for
            System.out.println("本类以及父类的属性=" + field.getName());
        }
        //getDeclaredFields:获取本类中所有属性
        Field[] declaredFields = personCls.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("本类中所有属性=" + declaredField.getName());
        }
        //getMethods:获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
        Method[] methods = personCls.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("本类以及父类的方法=" + method.getName());
        }
        //getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
        Method[] declaredMethods = personCls.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("本类中所有方法=" + declaredMethod.getName());
        }
        //getConstructors: 获取所有public修饰的构造器，包含本类
        Constructor<?>[] constructors = personCls.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("本类的构造器=" + constructor.getName());
        }
        //getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = personCls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println("本类中所有构造器=" + declaredConstructor.getName());//这里老师只是输出名
        }
        //getPackage:以Package形式返回 包信息
        System.out.println(personCls.getPackage());//com.hspedu.reflection
        //getSuperClass:以Class形式返回父类信息
        Class<?> superclass = personCls.getSuperclass();
        System.out.println("父类的class对象=" + superclass);
        //getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
        Class<?>[] interfaces = personCls.getInterfaces();
        for (Class<?> anInterface : interfaces) {
            System.out.println("接口信息=" + anInterface);
        }
        //getAnnotations:以Annotation[] 形式返回注解信息
        Annotation[] annotations = personCls.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println("注解信息=" + annotation);//注解信息也无需通过调用getName()获取，直接输出即可
        }


    }
}

class A {
    public String hobby;

    public void hi() {

    }

    public A() {
    }

    public A(String name) {
    }
}

interface IA {
}

interface IB {

}

@Deprecated
class Person extends A implements IA, IB {
    //属性
    public String name;
    protected static int age; // 4 + 8 = 12
    String job;
    private double sal;

    //构造器
    public Person() {
    }

    public Person(String name) {
    }

    //私有的
    private Person(String name, int age) {

    }

    //方法
    public void m1(String name, int age, double sal) {

    }

    protected String m2() {
        return null;
    }

    void m3() {

    }

    private void m4() {

    }
}

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反射暴破

这里注意区分，前面反射中的getDecalaredXxx是指可以拿到类的任意结构信息（包括非公有的），可以理解为拿到的是一个结构。通俗来讲，即构造器，属性和方法等是长什么样子的。而反射爆破是可以访问任意类成员，即通过获取到的类结构信息对具体类成员进行操作。（对于公有的类成员来说，当然只要拿到其对应结构，就可以进行相应操作；但对于非公有的类成员来说，要依据情况来进行暴破后，才可以再进行相应操作）

对于下面的演示代码中，只针对由private和public修饰的类成员进行了比较。但这并不代表暴破只针对private。其实具体来说，暴破的作用其实就是当Field、Method和Constructor类对象在无法访问某个类成员时，能够让它访问。而这里所有演示都用private是因为用private最直观，因为由private修饰的成员只允许在本类中访问。当然还有其他的情况，如不在本类、同包或子类（protected的访问权限范围）中想访问一个protected类成员，也需要进行反射暴破才可以进行相应操作。

创建实例

1.方式一:调用类中的public修饰的无参构造器

2.方式二:调用类中的指定构造器

3.Class类相关方法

newInstance:调用类中的无参构造器（这里的无参构造器要求是public的），获取对应类的对象
getConstructor(Class):根据参数列表，获取public修饰的构造器对象
getDecalaredConstructor(Class):根据参数列表，获取对应的构造器

4.Constructor类相关方法

setAccessible:暴破
newInstance(Object…obj):调用构造器

示例代码：

package com.hspedu.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示通过反射机制创建实例
 */
public class ReflecCreateInstance {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        //1. 先获取到User类的Class对象
        Class<?> userClass = Class.forName("com.hspedu.reflection.User");
        //2. 通过public的无参构造器创建实例
        Object o = userClass.newInstance();
        System.out.println(o);
        //3. 通过public的有参构造器创建实例
        /*
            constructor 对象就是
            public User(String name) {//public的有参构造器
                this.name = name;
            }
         */
        //3.1 先得到对应构造器
        Constructor<?> constructor = userClass.getConstructor(String.class);
        //3.2 创建实例，并传入实参
        Object hsp = constructor.newInstance("hsp");
        System.out.println("hsp=" + hsp);
        //4. 通过非public的有参构造器创建实例
        //4.1 得到private的构造器对象
        // 这里一定要注意区分，getDeclaredConstructor仅仅是可以拿到一个非公有的构造器对象，并不代表可以通过这个构造器实现创建一个具体实例对象
        Constructor<?> constructor1 = userClass.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
        //4.2 创建实例
        //暴破【暴力破解】 , 使用反射可以访问private构造器/方法/属性, 反射面前，都是纸老虎
        constructor1.setAccessible(true);
        // 若不进行 暴破 操作，则正常情况下是无法访问(写操作)类中非公有的构造器，属性和方法等类成员的
        Object user2 = constructor1.newInstance(100, "张三丰");
        System.out.println("user2=" + user2);
    }
}

class User { //User类
    private int age = 10;
    private String name = "韩顺平教育";

    public User() {//public 无参构造器
    }

    public User(String name) {//public的有参构造器
        this.name = name;
    }

    private User(int age, String name) {//private 有参构造器
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

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操作属性

1.根据属性名获取Field对象
Field f = class对象.getDeclaredField(“属性名”);

2.暴破：f.setAccessible(true)

3.访问
f.set(o,值);
syso(f.get(o));

4.注意：如果是静态属性，则set和get中的参数o，可以写成null

示例代码：

package com.hspedu.reflection;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示反射操作属性
 */
public class ReflecAccessProperty {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchFieldException {

        //1. 得到Student类对应的 Class对象
        Class<?> stuClass = Class.forName("com.hspedu.reflection.Student");
        //2. 创建对象
        Object o = stuClass.newInstance();//o 的运行类型就是Student
        System.out.println(o.getClass());//Student
        //3. 使用反射得到age 属性对象
        Field age = stuClass.getField("age");
        age.set(o, 88);//通过反射来操作属性
        System.out.println(o);//
        System.out.println(age.get(o));//返回age属性的值

        //4. 使用反射操作name 属性
        Field name = stuClass.getDeclaredField("name");
        //对name 进行暴破, 可以操作private 属性
        name.setAccessible(true);
        //name.set(o, "老韩");
        name.set(null, "老韩~");//因为name是static属性，因此 o 也可以写出null
        System.out.println(o);
        System.out.println(name.get(o)); //获取属性值。若name不是静态属性，则只能使用这种方法获取；因为此时name就是一个实例属性了，必须要和一个对象关联
        System.out.println(name.get(null));//获取属性值, 要求name是static

    }
}

class Student {//类
    public int age;
    private static String name;

    public Student() {//构造器
    }

    public String toString() {
        return "Student [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}


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操作方法

1.根据方法名获取Field对象：Method m = class对象.getDeclaredMethod(“属性名”);

2.获取对象:Object o = class.newInstance();

3.暴破：m.setAccessible(true)

4.访问：Object returnValue = m.invoke(o)

5.注意：如果是静态方法，则set和get中的参数o，可以写成null

示例代码：

package com.hspedu.reflection;

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

/**
 * @author 韩顺平
 * @version 1.0
 * 演示通过反射调用方法
 */
public class ReflecAccessMethod {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {

        //1. 得到Boss类对应的Class对象
        Class<?> bossCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Boss");
        //2. 创建对象
        Object o = bossCls.newInstance();
        //3. 调用public的hi方法
        //Method hi = bossCls.getMethod("hi", String.class);//OK
        //3.1 得到hi方法对象
        Method hi = bossCls.getDeclaredMethod("hi", String.class);//OK
        //3.2 调用
        hi.invoke(o, "韩顺平教育~");

        //4. 调用private static 方法
        //4.1 得到 say 方法对象
        Method say = bossCls.getDeclaredMethod("say", int.class, String.class, char.class);
        //4.2 因为say方法是private, 所以需要暴破，原理和前面讲的构造器和属性一样
        say.setAccessible(true);
        System.out.println(say.invoke(o, 100, "张三", '男'));
        //4.3 因为say方法是static的，还可以这样调用 ，可以传入null
        System.out.println(say.invoke(null, 200, "李四", '女'));

        //5. 在反射中，如果方法有返回值，统一返回Object , 但是他运行类型和方法定义的返回类型一致
        Object reVal = say.invoke(null, 300, "王五", '男');
        System.out.println("reVal 的运行类型=" + reVal.getClass());//String


        //在演示一个返回的案例
        Method m1 = bossCls.getDeclaredMethod("m1");
        Object reVal2 = m1.invoke(o);
        System.out.println("reVal2的运行类型=" + reVal2.getClass());//Monster

    }
}

class Monster {}
class Boss {//类
    public int age;
    private static String name;

    public Boss() {//构造器
    }

    public Monster m1() {
        return new Monster();
    }

    private static String say(int n, String s, char c) {//静态方法
        return n + " " + s + " " + c;
    }

    public void hi(String s) {//普通public方法
        System.out.println("hi " + s);
    }

}


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1.如果方法返回值类型是基本数据类型，则其返回值调用getClass方法获取到的是其包装类的Class类对象。如：返回值类型为int，则其返回值调用getClass方法获取到的就是：class java.lang.Integer
2.如果方法返回值类型是void，那么通过invoke方法也可以接收一个返回值类型，但是是null。且不可以调用getClass方法，会报“空指针异常”错误

注意：这里反射暴破操作属性和方法需要先通过对应的Class类对象或构造器对象调用newInstance方法来创建一个具体类实例对象才能进一步进行操作

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原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_53063457/article/details/133847508

Java 反射

目录

反射机制🚩

一个需求引出反射&快速入门

反射机制

反射的扩展-反射相关类

反射的优点和缺点

反射调用时会造成性能的一些降低->反射调用性能优化（虽然优化程度不高，但是也是可以起到适当的优化的作用）

Class类🚩

Class类常用方法

获取Class类对象

有Class对象的类型

静态和动态加载

类加载🚩

引言

类加载流程图

类加载五个阶段

反射的应用-反射获取类的结构信息🚩

获取类结构信息

反射暴破

创建实例

操作属性

操作方法