JAVA中反射机制和模块化的深入讲解

一.类加载

1.1类加载描述

当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过类的加载，类的连接，类的初始化这三个步骤来对类进行初始化。如果不出现意外情况，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也把这三个步骤统称为类加载或者类初始化

1.2类的加载

- 就是指将class文件读入内存，并为之创建一个 java.lang.Class 对象

- 任何类被使用时，系统都会为之建立一个 java.lang.Class 对象

1.3类的连接

- 验证阶段：用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致

- 准备阶段：负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始化值

- 解析阶段：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

1.4类的初始化

1.4.1类初始化的作用

在该阶段，主要就是对类变量进行初始化

1.4.2初始化步骤

- 假如类还未被加载和连接，则程序先加载并连接该类

- 假如该类的直接父类还未被初始化，则先初始化其直接父类

- 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句

- 注意：在执行第2个步骤的时候，系统对直接父类的初始化步骤也遵循初始化步骤1-3

1.4.3类的初始化时机

- 创建类的实例

- 调用类的类方法

- 访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值

- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象

- 初始化某个类的子类

- 直接使用java.exe命令来运行某个主类

二.反射

2.1反射的概述

是指在运行时去获取一个类的变量和方法信息。然后通过获取到的信息来创建对象，调用方法的一种机制。由于这种动态性，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展

2.2获取Class类对象的三种方式

- 类名.class属性

- 对象名.getClass()方法

- Class.forName(全类名)方法

public class ReflectDemo {
  public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
      //使用类的class属性来获取该类对应的Class对象
      Class<Student> c1 = Student.class;
      System.out.println(c1);

      Class<Student> c2 = Student.class;
      System.out.println(c1 == c2);
      System.out.println("--------");

      //调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
      Student s = new Student();
      Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
      System.out.println(c1 == c3);
      System.out.println("--------");

      //使用Class类中的静态方法forName(String className)
      Class<?> c4 = Class.forName("com.itheima_02.Student");
      System.out.println(c1 == c4);
  }
}

2.3反射获取构造方法

方法名	说明
Constructor<?>[] getConstructors()	返回所有公共构造方法对象的数组
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()	返回所有构造方法对象的数组
Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)	返回单个公共构造方法对象
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)	返回单个构造方法对象

public class ReflectDemo01 {
  public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
      //获取Class对象
      Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");

      //Constructor<?>[] getConstructors() 返回一个包含 Constructor对象的数组， Constructor对象反映了由该 Class对象表示的类的所有公共构造函数
//        Constructor<?>[] cons = c.getConstructors();
      //Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 返回反映由该 Class对象表示的类声明的所有构造函数的 Constructor对象的数组
      Constructor<?>[] cons = c.getDeclaredConstructors();
      for(Constructor con : cons) {
          System.out.println(con);
      }
      System.out.println("--------");

      //Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回一个 Constructor对象，该对象反映由该 Class对象表示的类的指定公共构造函数
      //Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回一个 Constructor对象，该对象反映由此 Class对象表示的类或接口的指定构造函数
      //参数：你要获取的构造方法的参数的个数和数据类型对应的字节码文件对象

      Constructor<?> con = c.getConstructor();

      //Constructor提供了一个类的单个构造函数的信息和访问权限
      //T newInstance(Object... initargs) 使用由此 Constructor对象表示的构造函数，使用指定的初始化参数来创建和初始化构造函数的声明类的新实例
      Object obj = con.newInstance();
      System.out.println(obj);

//        Student s = new Student();
//        System.out.println(s);
  }
}

2.4反射获取成员变量

方法名	说明
Field[] getFields()	返回所有公共成员变量对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回所有成员变量对象的数组
Field getField(String name)	返回单个公共成员变量对象
Field getDeclaredField(String name)	返回单个成员变量对象

public class ReflectDemo01 {
  public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
      //获取Class对象
      Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
      //Field[] getFields() 返回一个包含 Field对象的数组， Field对象反映由该 Class对象表示的类或接口的所有可访问的公共字段
      //Field[] getDeclaredFields() 返回一个 Field对象的数组，反映了由该 Class对象表示的类或接口声明的所有字段
//        Field[] fields = c.getFields();
      Field[] fields = c.getDeclaredFields();
      for(Field field : fields) {
          System.out.println(field);
      }
      System.out.println("--------");
      //Field getField(String name) 返回一个 Field对象，该对象反映由该 Class对象表示的类或接口的指定公共成员字段
      //Field getDeclaredField(String name) 返回一个 Field对象，该对象反映由该 Class对象表示的类或接口的指定声明字段
      Field addressField = c.getField("address");
      //获取无参构造方法创建对象
      Constructor<?> con = c.getConstructor();
      Object obj = con.newInstance();

//        obj.addressField = "西安";
      //Field提供有关类或接口的单个字段的信息和动态访问
      //void set(Object obj, Object value) 将指定的对象参数中由此 Field对象表示的字段设置为指定的新值
      addressField.set(obj,"西安"); //给obj的成员变量addressField赋值为西安

      System.out.println(obj);



//        Student s = new Student();
//        s.address = "西安";
//        System.out.println(s);
  }
}

2.5反射获取成员方法

方法名	说明
Method[] getMethods()	返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
Method[] getDeclaredMethods()	返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)	返回单个公共成员方法对象
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)	返回单个成员方法对象

public class ReflectDemo01 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
      //获取Class对象
      Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
      //Method[] getMethods() 返回一个包含 方法对象的数组， 方法对象反映由该 Class对象表示的类或接口的所有公共方法，包括由类或接口声明的对象以及从超类和超级接口继承的类
      //Method[] getDeclaredMethods() 返回一个包含 方法对象的数组， 方法对象反映由 Class对象表示的类或接口的所有声明方法，包括public，protected，default（package）访问和私有方法，但不包括继承方法
//        Method[] methods = c.getMethods();
      Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
      for(Method method : methods) {
          System.out.println(method);
      }
      System.out.println("--------");
      //Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回一个 方法对象，该对象反映由该 Class对象表示的类或接口的指定公共成员方法
      //Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回一个 方法对象，它反映此表示的类或接口的指定声明的方法 Class对象
      //public void method1()
      Method m = c.getMethod("method1");

      //获取无参构造方法创建对象
      Constructor<?> con = c.getConstructor();
      Object obj = con.newInstance();
//        obj.m();
      //在类或接口上提供有关单一方法的信息和访问权限
      //Object invoke(Object obj, Object... args) 在具有指定参数的指定对象上调用此 方法对象表示的基础方法
      //Object：返回值类型
      //obj：调用方法的对象
      //args：方法需要的参数
      m.invoke(obj);
  }
}

2.6反射的案例

2.6.1反射练习之越过泛型检查

案例需求

通过反射技术，向一个泛型为Integer的集合中添加一些字符串数据

代码

public class ReflectTest01 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
      //创建集合
      ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();

//        array.add(10);
//        array.add(20);
//        array.add("hello");
      Class<? extends ArrayList> c = array.getClass();
      Method m = c.getMethod("add", Object.class);

      m.invoke(array,"hello");
      m.invoke(array,"world");
      m.invoke(array,"java");

      System.out.println(array);
  }
}

2.6.2运行配置文件中指定类的指定方法

案例需求

通过反射运行配置文件中指定类的指定方法

代码

public class ReflectTest02 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
      //加载数据
      Properties prop = new Properties();
      FileReader fr = new FileReader("myReflect\\class.txt");
      prop.load(fr);
      fr.close();
      /*
          className=com.itheima_06.Student
          methodName=study
       */
      String className = prop.getProperty("className");
      String methodName = prop.getProperty("methodName");

      //通过反射来使用
      Class<?> c = Class.forName(className);//com.itheima_06.Student

      Constructor<?> con = c.getConstructor();
      Object obj = con.newInstance();

      Method m = c.getMethod(methodName);//study
      m.invoke(obj);
  }
}

三.模块化

3.1模块化概述

Java语言随着这些年的发展已经成为了一门影响深远的编程语言，无数平台，系统都采用Java语言编写。但是，伴随着发展，Java也越来越庞大，逐渐发展成为一门“臃肿” 的语言。而且，无论是运行一个大型的软件系统，还是运行一个小的程序，即使程序只需要使用Java的部分核心功能， JVM也要加载整个JRE环境。为了给Java“瘦身”，让Java实现轻量化，Java 9正式的推出了模块化系统。Java被拆分为N多个模块，并允许Java程序可以根据需要选择加载程序必须的Java模块，这样就可以让Java以轻量化的方式来运行

其实，Java 7的时候已经提出了模块化的概念，但由于其过于复杂，Java 7，Java 8都一直未能真正推出，直到Java 9才真正成熟起来。对于Java语言来说，模块化系统是一次真正的自我革新，这种革新使得“古老而庞大”的Java语言重新焕发年轻的活力