反射与Class类

（所有源代码已经上传到码云上：https://gitee.com/c3h2/knowledge-study.git 该章节所属reflect包中，具体代码开编号，每个类都有编号）

1.1 反射简介

在Java之中，反射就是其中最重要的特性之一，也正是因为Java支持反射，才使得Java的设计更加灵活，这么多年也一直经久不衰的原因之一（抗高并发也是一个原因）。如果你不掌握反射，那么在Java里面很难走的通，也写不出高复用的代码，因为几乎所有的框架都是基于反射来实现的。

既然Java反射如此的重要，那么什么是Java反射呢，Java反射中的“反”又是什么意思呢？观察如下代码（源码reflect.cn.tansanqinger.basics.Test1.java）：

public class Test1 {public static void main(String[] args) {Class<?> clazz = new java.util.Date().getClass();System.out.println(clazz);//直接输出，详细描述所有信息System.out.println(clazz.getName());//获取类完整的包名信息System.out.println(clazz.getSimpleName());//获取类名}
}

上述代码运行结果为

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bqi8pmfK-1600683885467)(C:\Users\C3H2\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200921113201484.png)]

上述代码获取了Date类的相关信息，包括类路径和类名，相当于是通过一个名称，将它的底完全挖掘出来了。能够获取到类的包名，那么我们就可以实现不导包而将类进行实例化操作，这样就降低了耦合。

1.2 获取Class类对象实例

在Java反射中用于获取Class类对象实例的方式有三，他们分别是：

第一种：利用Object类提供的getClass()方法，通过实例化对象调用获得

第二种：利用“类.class”的原生方式来获得

第三种：通过Class类中提供的方法进行实例化

上述获取实例的new java.util.Date().getClass() 也可以修改为java.util.Date.class，前者利用Object中的getClass()方法来获取Class类的实例，实际上需要对通过指定类的实例化对象来完成，但是后者可以在没有指定类实例化对象的时候直接获取Class实例，相比之前节约了一个实例化对象。

除此之外，还有Class内部提供的一个forName方法，利用该方法也可以实现Class的实例化，该方法的定义为：

public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException

使用此方法需要注意的是，要书写正确的类路径和类名，否则将会抛出ClassNotFoundException这个异常。

三种方式都很重要，因此都需要掌握

getClass()：需要通过明确的获得使用类的实例化对象；

类.class：需要明确的进行操作类的导入处理；

Class.forName()：可以通过字符串描述要使用类的名称；

三种不同方式在开发中的使用如下（源码reflect.cn.tansanqinger.basics.Test2.java）：

public class Test2 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Class<?> clsA = java.util.Date.class;Class<?> clsB = Class.forName("java.util.Date");Class<?> clsC = new java.util.Date().getClass();System.out.println(clsA);System.out.println(clsB);System.out.println(clsC);System.out.println(clsA.getName());System.out.println(clsB.getName());System.out.println(clsC.getName());System.out.println(clsA.getSimpleName());System.out.println(clsB.getSimpleName());System.out.println(clsC.getSimpleName());}
}

运行结果

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-b41DzvtN-1600683885474)(C:\Users\C3H2\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200921132410798.png)]

1.3 反射与类操作

上述说了Java反射的三种使用方式，这一节来分析一下反射与类的操作，首先看一组方法

序号	方法名称	类型	说明
1	public Package getPackage()	方法	获取程序所在的包名称
2	public Class<? super T> getSuperclass()	方法	获取所继承的父类
3	public Class<?>[] getInterfaces()	方法	获取所有的父接口
4	public Constructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException	方法	根据指定的参数类型获取指定的构造方法（public）
5	public Class<?>[] getConstructors() throws SecurityException	方法	获取类中的所有的构造方法（public）
6	public Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException	方法	获取一个类中指定的构造方法（public、protected、default）
7	public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException	方法	获取一个类中的全部构造方法（public、protected、default）
8	public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException	方法	获取本类中的所有方法
9	public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException	方法	获取本类一个指定类型的Method实例
10	public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException	方法	获取一个公共的方法，包括父类的方法
11	public Field[] getFields() throws SecurityException	方法	获取所有继承来的public成员
12	public Field getField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException	方法	获取一个指定类型的成员
13	public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException	方法	获取本类定义的全部的成员
14	public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException	方法	获取一个本类定义成员
15	public Class<?> getType()		获取属性类型
16	public Object get(Object obj) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException		获取属性内容
17	public void set(Object obj, Object value) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException		设置属性内容
18	public void setAccessible(boolean flag)		取消封装

上述的所有的方法就是Java反射中重要的方法，当然还有很多的方法，这里就不一一列举了，如果你有兴趣，可以直接去查看源代码JDK12文档了解更多。

同时需要注意的一件事：使用反射进行类实例化在jdk1.9之后发生了变化。我们可以通过官网的源代码来了解这一变化。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gLJt8oyo-1600683885477)(C:\Users\C3H2\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200921172320288.png)]

下面演示一下这些方法的使用（源代码reflect.cn.tansanqinger.basics.Test3.java）：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Arrays;
interface IMessage{}
interface IChannel{}
abstract class AbstraceChannalMessage implements IMessage,IChannel{public void AbstractChannelMessage() {}public void AbstractChannelMessage(String username, String password) {}
}
//该类为定义方法，但是可以获取继承来的方法
class Person{}
class CloudMessage extends AbstraceChannalMessage implements IMessage,IChannel{public CloudMessage() {}public CloudMessage(String url, String userName, String password) {}
}
public class Test3 {public static void main(String[] args) {Class<?> clazzA = CloudMessage.class;System.out.println("【获取包的名称】"+clazzA.getPackage().getName());System.out.println("【获取继承父类】"+clazzA.getSuperclass().getName());System.out.println("【获取实现接口】"+ Arrays.toString(clazzA.getInterfaces()));//---------------获取构造方法----------------Class<?> clazzB = CloudMessage.class;Constructor<?> constructor[] = clazzB.getDeclaredConstructors();for(Constructor<?> cont : constructor) {System.out.println(cont);}//-------------获取方法--------------Class<?> clazz = Person.class;Method methods[] = clazz.getMethods();for(int i = 0 ; i < methods.length ; i ++) {System.out.print(Modifier.toString(methods[i].getModifiers())+" ");System.out.print(methods[i].getReturnType().getName()+" ");System.out.print(methods[i].getName()+"(");Class<?> params[] = methods[i].getParameterTypes();//获取所有参数for(int x = 0 ; x < params.length ; x++) {System.out.print(params[x].getSimpleName()+" arg-"+x);if(x<params.length -1) {System.out.print(",");}}System.out.print(") ");Class<?> exps[] = methods[i].getExceptionTypes();if(exps.length > 0) {System.out.print("throws ");for(int x = 0 ; x < exps.length ; x++) {System.out.print(exps[x].getSimpleName());if(x <params.length -1) {System.out.print(",");}}}System.out.println();}}
}

剩下几个类似的使用方法，这里就不细说了。

1.4Unsafe工具类

为了进一步对反射进行扩展，Java提供了一个Unsafe类，该类位于sun.misc包之中，该类主要的功能就是通过反射来获取对象，打破JVM的固定对象使用模式，该类直接通过C++对数据进行读取，这个类可以在没有实例化对象的时候进行类中方法的调用。

构造方法：private Unsafe() {}

常量：private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();

由于构造方法被私有化了，因此该类需要通过内部定义的“theUnsafe”常量对象来进行Unsafe类的调用。使用方法如下（源代码reflect.cn.tansanqinger.basics.Test4.java）：

class Singleton{private Singleton(){System.out.println("构造方法被私有化");}public void msg(){System.out.println("www.tansanqinger.cn");}
}
public class Test4 {public static void main(String[] args) {try{Field unsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");unsafe.setAccessible(true);Unsafe unsafe1 = (Unsafe) unsafe.get(null);Singleton singleton = (Singleton) unsafe1.allocateInstance(Singleton.class);singleton.msg();} catch (Exception e){}}
}

现在可以发现利用Unsafe类可以打破已有的JVM中关于对象的使用的模型，可以在没有实例化对象的时候直接调用类中所提供的普通方法，但是这样的操作表示的处理全部由程序自己完成，而所有的代码不受到JVM的控制，也就意味着所有的垃圾回收机制就将失效。
提出意义：Unsafe只是提供了一种底层的直接进行对象操作的支持，与实际的开发意义不大。如果在以后笔试的过程里面要求你编写单例设计模式的时候，请你注意如下几点：要使用懒汉式单例设计、要针对于数据的同步做出处理、补充上利用Unsafe可以绕过对象的实例化机制，直接调用类中的方法。

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