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Java 리플렉션 메커니즘과 일반적인 애플리케이션 시나리오는 무엇입니까?

王林앞으로: 2023-04-26 21:01:051568검색

1. 자바 리플렉션이란 무엇인가요?

Java의 객체 지향 프로그래밍 프로세스에서는 일반적으로 클래스 클래스를 먼저 알아야 하고 새 클래스 이름()을 사용하여 이 클래스의 객체를 얻어야 합니다. 즉, 코드를 작성할 때(컴파일 시 또는 클래스 로딩 전) 어떤 클래스를 인스턴스화하고 어떤 메서드를 실행할지 알아야 합니다. 이를 일반적으로 정적 클래스 로딩이라고 합니다. new 类名()方式来获取该类的对象。也就是说我们需要在写代码的时候（编译期或者类加载之前）就知道我们要实例化哪一个类，运行哪一个方法，这种通常被称为静态的类加载。

但是在有些场景下，我们事先是不知道我们的代码的具体行为的。比如，我们定义一个服务任务工作流，每一个服务任务都是对应的一个类的一个方法。

Java 리플렉션 메커니즘과 일반적인 애플리케이션 시나리오는 무엇입니까?

服务任务B执行哪一个类的哪一个方法，是由服务任务A的执行结果决定的
服务任务C执行哪一个类的哪一个方法，是由服务任务A和B的执行结果决定的
并且用户不希望服务任务的功能在代码中写死，希望通过配置的方式根据不同的条件执行不同的程序，条件本身也是变化的

面对这个情况，我们就不能用代码new 类名()来实现了，因为你不知道用户具体要怎么做配置，这一秒他希望服务任务A执行Xxxx类的x方法，下一秒他可能希望执行Yyyy类的y方法。当然你也可以说提需求嘛，用户改一次需求，我改一次代码。这种方式也能需求，但对于用户和程序员个人而言都是痛苦，那么有没有一种方法在运行期动态的改变程序的调用行为的方法呢？这就是要为大家介绍的“java反射机制”。

那么java的反射机制能够做那些事呢？大概是这样几种：

在程序运行期动态的根据package名.类名
그러나 일부 시나리오에서는 코드의 구체적인 동작을 미리 알 수 없습니다. 예를 들어 서비스 작업 워크플로를 정의하는 경우 각 서비스 작업은 해당 클래스의 메서드입니다.
클래스 서비스 태스크 B가 어떤 메소드를 실행하는지는 서비스 태스크 A의 실행 결과에 따라 결정됩니다. 클래스 서비스 태스크 C가 어떤 메소드를 실행하는지는 서비스 태스크 A와 B의 실행 결과에 따라 결정됩니다.
그리고 사용자는 서비스 작업의 기능이 코드에 하드 코딩되는 것을 원하지 않습니다. 구성을 통해 조건에 따라 다른 프로그램을 실행하려고 합니다.

이러한 상황에서는 코드 를 사용할 수 없습니다. 이를 달성하기 위해 새 클래스 이름()을 사용합니다. 왜냐하면 사용자가 이를 구체적으로 어떻게 구성했는지 모르기 때문입니다. 이 순간에는 서비스 작업 A가 Xxxx 클래스의 x 메서드를 실행하기를 원하고 다음 순간에는 사용자가 원할 수도 있습니다. Yyyy 클래스의 y 메소드를 실행합니다. 물론 사용자가 요구사항을 변경하면 코드를 변경해 달라고 요청할 수도 있습니다. 이 방법도 필요할 수 있지만 사용자와 프로그래머에게는 개인적으로 고통스러운 일입니다. 그렇다면 런타임 중에 프로그램의 호출 동작을 동적으로 변경할 수 있는 방법이 있습니까? 이것이 제가 여러분에게 소개하고 싶은 "java 리플렉션 메커니즘"입니다.

그럼 Java의 반사 메커니즘은 무엇을 할 수 있나요?

프로그램 실행 중에 패키지 이름.클래스 이름을 기반으로 클래스 개체를 동적으로 인스턴스화합니다.

프로그램 실행 중에 개체를 포함한 클래스 개체 정보를 동적으로 가져옵니다. 비용 변수 및 메소드

프로그램 실행 중에 객체의 멤버 변수 속성을 동적으로 사용

프로그램 실행 중에 객체의 메소드를 동적으로 호출 (개인 메소드도 호출 가능)
2. Hello World
먼저 들어가세요. 이 섹션은 건너뛰어도 됩니다. Student라는 클래스를 정의합니다

package com.zimug.java.reflection;
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;   //这里是private
    public void dinner(){
        System.out.println("吃晚餐！");
    }
    private void sleep(int minutes){   //private修饰符
        System.out.println("睡" + minutes + "分钟");
    }
}

reflection을 사용하지 않으면 Java를 배운 친구들은 분명 Dinner 메소드를 부를 거라 믿습니다
```
Student student = new Student();
student.dinner();
```
Reflection이라면 어떻게 불러야 할까요?

//获取Student类信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//对象实例化
Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//根据方法名获取并执行方法
Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打印：吃晚餐！

위 코드를 통해 com.zimug.java.reflection.Student 클래스 이름과 Dinner 메소드 이름이 문자열임을 알 수 있습니다. 문자열이기 때문에 구성 파일, 데이터베이스 또는 기타 유연한 구성 방법을 통해 이 프로그램을 실행할 수 있습니다. 이것이 리플렉션을 사용하는 가장 기본적인 방법입니다.

Java 리플렉션 메커니즘과 일반적인 애플리케이션 시나리오는 무엇입니까? 3. 클래스 로딩과 리플렉션의 관계

Java의 클래스 로딩 메커니즘은 여전히 매우 복잡합니다. 핵심 사항을 혼동하지 않기 위해 "리플렉션"과 관련된 내용 중 일부만 소개하겠습니다.

Java 리플렉션 메커니즘과 일반적인 애플리케이션 시나리오는 무엇입니까?

하나만 있습니다. 이 Class 객체는 Student 클래스의 기본 정보를 저장합니다. 예를 들어 이 Student 클래스에는 몇 개의 필드(Filed)가 있습니까? 생성자는 몇 명인가요? 방법은 몇 개나 있나요? 어떤 주석이 있나요? 정보를 기다리는 중

Student 클래스에 대한 위의 기본 정보 객체(java.lang.Class 객체)를 사용하면 런타임 중에 이 정보를 기반으로 Student 클래스 객체를 인스턴스화할 수 있습니다.

런타임 중에 Student 객체를 직접 새로 만들 수 있습니다.

리플렉션을 사용하여 Student 객체를 생성할 수도 있습니다.🎜🎜🎜🎜🎜🎜🎜그러나 얼마나 많은 Student 객체를 생성하든, 얼마나 많은 Student 객체를 생성하든 상관없습니다. 반영에 의한 생성 Student 클래스 정보를 저장하는 Student 객체와 java.lang.Class 객체는 하나만 있습니다. 다음 코드는 이를 증명할 수 있습니다. 🎜
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
Class cls2 = new Student().getClass();
System.out.println(cls == cls2); //比较Class对象的地址，输出结果是true
🎜4. Reflection Java 클래스 운영🎜🎜위의 기본 정보를 이해하면 리플렉션 클래스와 관련된 클래스 및 메서드에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 🎜🎜🎜java.lang.Class: 클래스를 나타냅니다🎜🎜java .lang.reflect .Constructor: 클래스🎜🎜의 생성자 메서드를 나타냅니다.java.lang.reflect.Method: 클래스의 일반적인 메서드를 나타냅니다.🎜🎜java.lang.reflect.Field: 클래스의 멤버 변수를 나타냅니다🎜
Java.lang.reflect.Modifier: 修饰符，方法的修饰符，成员变量的修饰符。

java.lang.annotation.Annotation：在类、成员变量、构造方法、普通方法上都可以加注解

4.1.获取Class对象的三种方法

Class.forName()方法获取Class对象

/**
* Class.forName方法获取Class对象，这也是反射中最常用的获取对象的方法，因为字符串传参增强了配置实现的灵活性
*/
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");

类名.class获取Class对象

/**
* `类名.class`的方式获取Class对象
*/
Class clz = User.class;

类对象.getClass()方式获取Class对象

/**
* `类对象.getClass()`方式获取Class对象
*/
User user = new User();
Class clazz = user.getClass();

虽然有三种方法可以获取某个类的Class对象，但是只有第一种可以被称为“反射”。

4.2.获取Class类对象的基本信息

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//获取类的包名+类名
System.out.println(cls.getName());          //com.zimug.java.reflection.Student
//获取类的父类
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//这个类型是不是一个注解？
System.out.println(cls.isAnnotation());     //false
//这个类型是不是一个枚举？
System.out.println(cls.isEnum());      //false
//这个类型是不是基础数据类型？
System.out.println(cls.isPrimitive()); //false

Class类对象信息中几乎包括了所有的你想知道的关于这个类型定义的信息，更多的方法就不一一列举了。还可以通过下面的方法

获取Class类对象代表的类实现了哪些接口： getInterfaces()

获取Class类对象代表的类使用了哪些注解： getAnnotations()

4.3. 获得Class对象的成员变量

结合上文中的Student类的定义理解下面的代码

Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName
}
fields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName());      //nickName 换行  age
}

getFields()方法获取类的非私有的成员变量，数组，包含从父类继承的成员变量

getDeclaredFields方法获取所有的成员变量，数组，但是不包含从父类继承而来的成员变量

4.4.获取Class对象的方法

getMethods() : 获取Class对象代表的类的所有的非私有方法，数组，包含从父类继承而来的方法

getDeclaredMethods() : 获取Class对象代表的类定义的所有的方法，数组，但是不包含从父类继承而来的方法

getMethod(methodName): 获取Class对象代表的类的指定方法名的非私有方法

getDeclaredMethod(methodName): 获取Class对象代表的类的指定方法名的方法

        Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
        Method[] methods = cls.getMethods();
        System.out.println("Student对象的非私有方法");
        for (Method m : methods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method[] allMethods = cls.getDeclaredMethods();
        System.out.println("Student对象的所有方法");
        for (Method m : allMethods) {
            System.out.print(m.getName() + ",");
        }
        System.out.println("  end");
        Method dinnerMethod = cls.getMethod("dinner");
        System.out.println("dinner方法的参数个数" + dinnerMethod.getParameterCount());
        Method sleepMethod = cls.getDeclaredMethod("sleep",int.class);
        System.out.println("sleep方法的参数个数" + sleepMethod.getParameterCount());
        System.out.println("sleep方法的参数对象数组" + Arrays.toString(sleepMethod.getParameters()));
        System.out.println("sleep方法的参数返回值类型" + sleepMethod.getReturnType());

上面代码的执行结果如下：

Student对象的非私有方法
dinner,wait,wait,wait,equals,toString,hashCode,getClass,notify,notifyAll, end
Student对象的所有方法
dinner,sleep, end
dinner方法的参数个数0
sleep方法的参数个数1
sleep方法的参数对象数组[int arg0]
sleep方法的参数返回值类型void

可以看到getMethods获取的方法中包含Object父类中定义的方法，但是不包含本类中定义的私有方法sleep。另外我们还可以获取方法的参数及返回值信息：

获取参数相关的属性：

获取方法参数个数：getParameterCount()
获取方法参数数组对象：getParameters() ，返回值是java.lang.reflect.Parameter数组

获取返回值相关的属性

获取方法返回值的数据类型：getReturnType()

4.5.方法的调用

实际在上文中已经演示了方法的调用，如下invoke调用dinner方法

Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod("dinner");
dinnerMethod.invoke(obj);  //打印：吃晚餐！

dinner方法是无参的，那么有参数的方法怎么调用?看看invoke方法定义，第一个参数是Method对象，无论后面Object... args有多少参数就按照方法定义依次传参就可以了。

public Object invoke(Object obj, Object... args)

4.6.创建类的对象(实例化对象)

//获取Student类信息
Class cls = Class.forName("com.zimug.java.reflection.Student");
//对象实例化
Student student = (Student)cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
//下面的这种方法是已经Deprecated了，不建议使用。但是在比较旧的JDK版本中仍然是唯一的方式。
//Student student = (Student)cls.newInstance();

五、反射的常用场景

通过配置信息调用类的方法

结合注解实现特殊功能

按需加载jar包或class

5.1. 通过配置信息调用类的方法

将上文的hello world中的代码封装一下，你知道类名className和方法名methodName是不是就可以调用方法了？至于你将className和 methodName配置到文件，还是nacos，还是数据库，自己决定吧！

public void invokeClassMethod(String className,String methodName) throws ClassNotFoundException, 
            NoSuchMethodException, 
            InvocationTargetException, 
            InstantiationException, 
            IllegalAccessException {
        //获取类信息
        Class cls = Class.forName(className);
        //对象实例化
        Object obj = cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //根据方法名获取并执行方法
        Method dinnerMethod = cls.getDeclaredMethod(methodName);
        dinnerMethod.invoke(obj);
}

5.2.结合注解实现特殊功能

大家如果学习过mybatis plus都应该学习过这样的一个注解TableName，这个注解表示当前的实体类Student对应的数据库中的哪一张表。如下问代码所示，Student所示该类对应的是t_student这张表。

@TableName("t_student")
public class Student {
    public String nickName;
    private Integer age;
}

下面我们自定义TableName这个注解

@Target(ElementType.TYPE)  //表示TableName可作用于类、接口或enum Class, 或interface
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //表示运行时由JVM加载
public @interface TableName {
       String value() ;   //则使用@TableName注解的时候： @TableName(”t_student”);
}

有了这个注解，我们就可以扫描某个路径下的java文件，至于类注解的扫描我们就不用自己开发了，引入下面的maven坐标就可以

<dependency>
    <groupId>org.reflections</groupId>
    <artifactId>reflections</artifactId>
    <version>0.9.10</version>
</dependency>

看下面代码：先扫描包，从包中获取标注了TableName注解的类，再对该类打印注解value信息

// 要扫描的包
String packageName = "com.zimug.java.reflection";
Reflections f = new Reflections(packageName);
// 获取扫描到的标记注解的集合
Set<Class<?>> set = f.getTypesAnnotatedWith(TableName.class);
for (Class<?> c : set) {
// 循环获取标记的注解
TableName annotation = c.getAnnotation(TableName.class);
// 打印注解中的内容
System.out.println(c.getName() + "类，TableName注解value=" + annotation.value());

输出结果是：

com.zimug.java.reflection.Student类，TableName注解value=t_student

有的朋友会问这有什么用？这有大用处了。有了类定义与数据库表的对应关系，你还能通过反射获取类的成员变量，之后你是不是就可以根据表明t_student和字段名nickName，age构建增删改查的SQL了？全都构建完毕，是不是就是一个基础得Mybatis plus了？

反射和注解结合使用，可以演化出许许多多的应用场景，特别是在框架代码实现方面。等待你去发觉啊！

5.3.按需加载jar包或class

在某些场景下，我们可能不希望JVM的加载器一次性的把所有classpath下的jar包装载到JVM虚拟机中，因为这样会影响项目的启动和初始化效率，并且占用较多的内存。我们希望按需加载，需要用到哪些jar，按照程序动态运行的需求取加载这些jar。

把jar包放在classpath外面，指定加载路径，实现动态加载。

//按路径加载jar包
File file = new File("D:/com/zimug/commons-lang3.jar");
URL url = file.toURI().toURL();
//创建类加载器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
Class cls = classLoader.loadClass("org.apache.commons.lang3.StringUtils");

同样的把.class文件放在一个路径下，我们也是可以动态加载到的

//java的.class文件所在路径
File file = new File("D:/com/zimug");
URL url = file.toURI().toURL();
//创建类加载器
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{url});
//加载指定类，package全路径
Class<?> cls = classLoader.loadClass("com.zimug.java.reflection.Student");

类的动态加载能不能让你想到些什么？是不是可以实现代码修改，不需要重新启动web容器？对的，就是这个原理，因为一个类的Class对象只有一个，所以不管你重新加载多少次，都是使用最后一次加载的class对象（上文讲过哦）。

六、反射的优缺点

优点：自由，使用灵活，不受类的访问权限限制。可以根据指定类名、方法名来实现方法调用，非常适合实现业务的灵活配置。在框架开发方面也有非常广泛的应用，特别是结合注解的使用。

缺点：

也正因为反射不受类的访问权限限制，其安全性低，很大部分的java安全问题都是反射导致的。
相对于正常的对象的访问调用，反射因为存在类和方法的实例化过程，性能也相对较低
破坏java类封装性，类的信息隐藏性和边界被破坏

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