Java基础之反射详解

前言

反射是我们框架的灵魂，反射也是我们框架的一个底层基石，没有反射也就没有框架，如果我们学好了反射，对我们阅读框架底层是有很大班助的——阿俊。有些文章上来就讲反射，就会很懵逼，不知道是干啥的，所以我们就引出一些问题来看看为什么需要反射

一、一个需求引出反射

看下面的问题
根据配置文件reflection.properties指定信息，创建People对象并调用方法hi

classullpath= com.reflection.People
method=hi

思考：使用现有技术，能做吗?
我们可以来试一试
我们根据要求创建出两个类和一个配置文件

People 类

public class People {
    private String name="zlj";
    public void hi(){
        System.out.println("hi"+name);
    }
}

classullpath= com.reflection.People
method=hi

在QuestionReflectionQuestion类中进行测试，我们学Java的时候可知，可以通过如下的方法创建People对象并调用方法hi

public class QuestionReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) {
            //传统方式
        People people = new People();
        people.hi();
    }
}

那我们如何通过配置文件reflection.properties指定信息，创建People对象并调用方法hi呢？

注意：这样的需求在学习框架时特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下，来控制程序，也符合设计模式的ocp原则(开闭原则：不修改源码来扩展功能)

尝试1：Java中有一个Properties类，可以读写配置文件，我们可以用它进行尝试

public class QuestionReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //我们尝试做一下-》明白反射
        //Java中有一个Properties类，可以读写配置文件，我们可以用它进行尝试
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\reflection.properties"));
        String classullpath = properties.get("classullpath").toString();//classullpath:com.reflection.People
        String method = properties.get("method").toString();//method:hi
        System.out.println("classullpath:"+classullpath);
        System.out.println("method:"+method);
        //那我们可以不可以直接使用new classullpath();来创建呢？这样显然不行的
    }
}

结论：尝试失败，我们就可以使用反射机制来解决上述：通过配置文件reflection.properties指定信息，创建People对象并调用方法hi，下一节进行代码演示

二、反射入门

解决第一节问题的代码演示

分四个步骤：

1：加载类，返回class类型对象:cls
2：通过cls得到你的加载类com.reflection.People的对象实例
3.通过cls得到你加载的类com.reflection.People的method=hi的方法对象（即：在反射中，可以把方法视为对象（即：万物皆对象））
4.通过method调用方法：即通过方法对象来实现调用方法

public class QuestionReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\reflection.properties"));
        String classullpath = properties.get("classullpath").toString();//classullpath:com.reflection.People
        String methodName = properties.get("method").toString();//method:hi
        System.out.println("====使用反射机制解决=====");
        //1：加载类，返回class类型对象:cls
        Class cls = Class.forName(classullpath);
        //2：通过cls得到你的加载类com.reflection.People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.reflection.People的method=hi的方法对象
        //即：在反射中，可以把方法视为对象（即：万物皆对象）
        Method method = cls.getMethod(methodName);
        //4.通过method调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        method.invoke(o);//传统方法：对象.方法()    反射机制 方法.invoke(对象)
    }
}

====使用反射机制解决=====
o的运行类型=class com.reflection.People
hizlj

我们先知道一下反射实现方式的步骤即可，一些类的介绍，我们后续会进行介绍

如果Java没有反射机制，Java就不是一种动态语言，而且我们所说的spring mybatis 框架就都不存在了，反射机制是框架的灵魂，也是底层机制的基石

反射机制的牛逼之处就在于：可以通过外部文件配置，在不修改源码的情况下，来控制程序（这就是开闭原则）
比如，我们在People类中新增cry方法，我们就不需要在QuestionReflectionQuestion类中新增 people.cry();这个方法，只需要在配置文件中reflection.properties进行如下修改method=cry即可。

====使用反射机制解决=====
o的运行类型=class com.reflection.People
cryzlj

三、反射原理图

前面我们对反射进行了一个快速入门，接下来，我们来介绍一下它的原理

反射机制允许程序在执行期借助于ReflectionAPI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及方法。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Class对象得到类的结构。这个对象就像一面镜子， 透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为反射。

我们可以拿第一节的例子，画图来说明

四、反射相关类

接下来讲完反射机制原理，我们就来看一下反射机制可以做那些事情

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

反射相关的主要类:

1.java.lang.Class:代表个类， Class对象表示某 个类加载后在堆中的对象

2.java.lang.reflect.Method:代表类的方法

3.java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量

4.java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造方法

我们上面第二节介绍了Method演示，我们接下来进行Field和Constructor演示
People.java

public class People {
    public String name="zlj";
    public People(){
        this.name="zzg";
    }
    public People(String name){
        this.name=name;
    }
    public void hi(){
        System.out.println("hi"+name);
    }
    public void cry(){
        System.out.println("cry"+name);
    }
}

QuestionReflectionQuestion.java

public class QuestionReflectionQuestion {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\reflection.properties"));
        String classullpath = properties.get("classullpath").toString();//classullpath:com.reflection.People
        String methodName = properties.get("method").toString();//method:hi
        String fieldName = properties.get("field").toString();
        String constructorName = properties.get("constructor").toString();
        System.out.println("====使用反射机制解决=====");
        //1：加载类，返回class类型对象:cls
        Class cls = Class.forName(classullpath);
        //2：通过cls得到你的加载类com.reflection.People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.reflection.Field 的field=name的字段
        //即：在反射中，可以把方法视为对象（即：万物皆对象）
        //getField不可以得到私有属性
        Field field = cls.getField(fieldName);
        //4.通过field 调用方法：即通过方法对象来实现调用方法
        //因为对象赋了初始值;所以就是zzg，而不是zlj
        System.out.println(field.get(o));
        System.out.println("People类的字段name是否为zlj:"+field.equals("zlj"));
        //构造器的3,4和Field 一样
        Constructor constructors = cls.getConstructor();//()中可以指定构造器参数类型。默认返回无参构造器
        System.out.println(constructors);
        Constructor constructor = cls.getConstructor(String.class);//传入构造参数的类型对象
        System.out.println(constructor);
    }
}

reflection.properties

classullpath= com.reflection.People
method=cry
field=name
constructor=People

演示

====使用反射机制解决=====
o的运行类型=class com.reflection.People
People类的字段name是否为zlj:false
public com.reflection.People()
public com.reflection.People(java.lang.String)

五、反射调用优化

前面我们说了反射的原理和反射的作用，接下来我们就说一下它的优缺点

反射优点和缺点

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。

基于缺点，我们可以进行反射调用优化。
我们先看一下传统方法调用和反射机制调用的耗时

public class ReflectionOptimize {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        ReflectionOptimize.m1();
        ReflectionOptimize.m2();
    }
    //传统方法调用hi
    public static void m1(){
        People people = new People();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0;i<900000;i++){
            people.hi();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("传统方法调用hi耗时："+(end-start));
    }
    //反射机制调用hi
    public static void m2() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> cls = Class.forName("com.reflection.People");
        Object o = cls.newInstance();
       Method method = cls.getMethod("hi");
12
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0;i<900000;i++){
           method.invoke(o);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射机制调用hi耗时："+(end-start));
    }
}

传统方法调用hi耗时：4
反射机制调用hi耗时：19

结论：使用反射机制调用方法耗时更长
我们可以进行如下优化

反射调用优化关闭访问检查

1.Method和Field、 Constructor对象都有setAccessible()方法

2.setAccessible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则表示反射的对象执行访问检查

代码第12行加入method.setAccessible(true);//反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率
代码效果演示

传统方法调用hi耗时：3
反射机制调用hi耗时：16

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