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反射机制概念

JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个实体类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

主要是指程序可以访问,检测和修改它本身状态或行为的一种能力,并能根据自身行为的状态和结果,调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。在java中,只要给定类的名字,那么就可以通过反射机制来获得类的所有信息。

反射是Java中一种强大的工具,能够使我们很方便的创建灵活的代码,这些代码可以再运行时装配,无需在组件之间进行源代码链接。但是反射使用不当会成本很高!

类中有什么信息,利用反射机制就能可以获得什么信息,不过前提是得知道类的名字。所有类的对象其实都是Class的实例。

反射机制的作用

  • 在运行时判断任意一个对象所属的类;
  • 在运行时构造任意一个类的对象;
  • 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法;
  • 在运行时调用任意一个对象的方法;
  • 生成动态代理。

反射机制的优点与缺点

首先要搞清楚为什么要用反射机制?直接创建对象不就可以了吗,这就涉及到了动态与静态的概念。

  • 静态编译:在编译时确定类型,绑定对象,即通过。
  • 动态编译:运行时确定类型,绑定对象。动态编译最大限度发挥了java的灵活性,体现了多态的应用,有以降低类之间的藕合性。

反射机制的优点

可以实现动态创建对象和编译,体现出很大的灵活性(特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显)。通过反射机制我们可以获得类的各种内容,进行了反编译。对于JAVA这种先编译再运行的语言来说,反射机制可以使代码更加灵活,更加容易实现面向对象。

  比如,一个大型的软件,不可能一次就把把它设计的很完美,当这个程序编译后,发布了,当发现需要更新某些功能时,我们不可能要用户把以前的卸载,再重新安装新的版本,假如这样的话,这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话,需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新,而采用反射机制的话,它就可以不用卸载,只需要在运行时才动态的创建和编译,就可以实现该功能。

反射机制的缺点

对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作,我们可以告诉JVM,我们希望做什么并且它 满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。

反射机制的示例

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
class Car {
    private String brand;
    private String color;
    private int maxSpeed;
    public Car() {
    }
    public Car(String brand, String color, int maxSpeed) {
        this.brand = brand;
        this.color = color;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }
    public String getBrand() {
        return brand;
    }
    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public int getMaxSpeed() {
        return maxSpeed;
    }
    public void setMaxSpeed(int maxSpeed) {
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }
    public void introduce() {
        System.out.println("brand:" + brand + "; color:" + color + "; maxspeed:" + maxSpeed);
    }
}
public class hello {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过类加载器加载Car类对象
        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        Class<?> clazz = null;
        try {
            clazz = loader.loadClass("Car");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 获取类的默认构造器并通过它实例化Car
        Constructor<?> cons = null;
        Car car = null;
        try {
            cons = clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
            car = (Car) cons.newInstance();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 通过反射方法设置属性
        Method setBrand = null;
        try {
            setBrand = clazz.getMethod("setBrand", String.class);
            setBrand.invoke(car, "红旗CA72");
            Method setColor = clazz.getMethod("setColor", String.class);
            setColor.invoke(car, "黑色");
            Method setMaxSpeed = clazz.getMethod("setMaxSpeed", int.class);
            setMaxSpeed.invoke(car, 200);
        } 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();
        }
    }
}

类的生命周期

加载

我们编写一个java的源文件,经过编译后生成一个后缀名为.class的文件,这结合四字节码文件,java虚拟机就识别这种文件,java的生命周期就是class文件从加载到消亡的过程。

关于加载,其实,就是将源文件的class文件找到类的信息将其加载到方法区中,然后在堆区中实例化一个java.lang.Class对象,作为方法区中这个类的信息的入口。但是这一功能是在JVM之外实现的,主要的原因是方便让应用程序自己决定如何获取这个类,在不同的虚拟机实现的方式不一定相同,hotspot虚拟机是采用需要时在加载的方式,也有其他是先预先加载的。

连接

一般会跟加载阶段和初始化阶段交叉进行,过程由三部分组成:验证、准备和解析三步:

  • 验证:确定该类是否符合java语言的规范,有没有属性和行为的重复,继承是否合理,总之,就是保证jvm能够执行
  • 准备:主要做的就是为由static修饰的成员变量分配内存,并设置默认的初始值

默认初始值如下:

  1. 八种基本数据类型默认的初始值是0
  2. 引用类型默认的初始值是null
  3. 有static final修饰的会直接赋值,例如:static final int x=10;则默认就是10.
  • 解析:这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用,说白了就是jvm会将所有的类或接口名、字段名、方法名转换为具体的内存地址。

初始化

这个阶段就是将静态变量(类变量)赋值的过程,即只有static修饰的才能被初始化,执行的顺序就是:

父类静态域或着静态代码块,然后是子类静态域或者子类静态代码块

使用

在类的使用过程中依然存在三步:对象实例化、垃圾收集、对象终结:

  • 对象实例化

就是执行类中构造函数的内容,如果该类存在父类JVM会通过显示或者隐示的方式先执行父类的构造函数,在堆内存中为父类的实例变量开辟空间,并赋予默认的初始值,然后在根据构造函数的代码内容将真正的值赋予实例变量本身,然后,引用变量获取对象的首地址,通过操作对象来调用实例变量和方法

  • 垃圾收集

当对象不再被引用的时候,就会被虚拟机标上特别的垃圾记号,在堆中等待GC回收

  • 对象的终结

对象被GC回收后,对象就不再存在,对象的生命也就走到了尽头

类卸载

即类的生命周期走到了最后一步,程序中不再有该类的引用,该类也就会被JVM执行垃圾回收,从此生命结束…