静态语言VS动态语言

动态语言

是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些调节改变自身结构。

主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等

静态语言：

与动态语言相对应，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。

Java不是动态语言，但是Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

一、什么是反射

Java Reflection

Reflection（反射）是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API 取得任何类的内部消息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

Class c = Class.forName(“java.lang.String”)

加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为“反射”。

Java反射机制研究及应用

Java反射机制提供的功能：

• 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
• 在运行时获取泛型信息
• 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
• 在运行时处理注解
• 生成动态代理

反射优点和缺点

• 优点：

可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

• 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。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

反射相关的主要API

二、Class类

Class类

对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构（Class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[]）的相关信息。

• class本身也是一个类
• Class对象只能由系统建立对象
• 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
• 一个Class实例对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
• 每个类的实例都会记得自己是由哪个class实例生成的
• 通过Class可以完整的得到一个类所有被加载的结构
• Class类是Reflection反射的根源，针对任何想动态加载，运行的类，唯有先获得相应的Class对象

Class类的常用方法

方法名	功能说明

反射出来的类是同一个对象

    
    package com.wz.reflection;
    //什么叫反射
    
    public class Tets01 extends Object{
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            //通过反射获取类的Class对象
            Class c1 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
            System.out.println(c1);
    
            Class c2 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
            Class c3 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
            Class c4 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
            //一个类在内存中只有一个Class对象
            //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在class对象中
            System.out.println(c2.hashCode());
            System.out.println(c3.hashCode());
            System.out.println(c4.hashCode());
        }
    }
    class User{
        private  String name;
        private int id;
        private int age;
       
        public User(String name, int id, int age) {
            this.name = name;
            this.id = id;
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", id=" + id +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }

Class类的几种创建方式

    
    package com.wz.reflection;
    //测试Class类的创建方式有哪些
    public class Test02 {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            Person person = new Student();
            System.out.println("这个人是"+person.name);
            //方式一、通过对象获得
            Class c1 = person.getClass();
            System.out.println(c1.hashCode());
            //方式二、forname
            Class c2 = Class.forName("com.wz.reflection.Student");
            System.out.println(c2.hashCode());
    
            //方式三：通过类名.class获得
            Class<Student> c3 = Student.class;
            System.out.println(c3.hashCode());
    
            //方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
            Class<Integer> c4 = Integer.TYPE;
            System.out.println(c4.hashCode());
            System.out.println(c4);
        }
    
    }
    class Person{
        public String name;
    
        public Person() {
        }
    
        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    
    class Student extends Person{
        public Student() {
            this.name="学生";
    
        }
    }
    
    class Teacher extends Person{
        public Teacher() {
            this.name="老师";
    
        }
    }

获得父类类型

    
    package com.wz.reflection;
    //测试Class类的创建方式有哪些
    public class Test02 {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            Person person = new Student();
            System.out.println("这个人是"+person.name);
            //方式一、通过对象获得
            Class c1 = person.getClass();
    
            //获得父类类型
            Class c5 = c1.getSuperclass();
            System.out.println(c5);
        }
    
    }
    class Person{
        public String name;
    
        public Person() {
        }
    
        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    
    class Student extends Person{
        public Student() {
            this.name="学生";
    
        }
    }

哪些类型可以有Class对象

• class：外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类
• interface：接口
• []：数组
• enum：枚举
• annotation：注解@interface
• primitive type ：基本数据类型
• void

    
    package com.wz.reflection;
    
    import java.lang.annotation.ElementType;
    
    //所有类型的class
    //测试哪些类型有Class
    public class Test03 {
    
        public static void main(String[] args) {
            Class c1 = Object.class;  //类
            Class c2 = Comparable.class;  //接口
            Class c3 = String[].class;   //一维数组
            Class c4 = int[][].class;   //二维数组
            Class c5 = Override.class;  //注解
            Class c6 = ElementType.class;  //枚举
            Class c7 = Integer.class;   //基本数据类型
            Class c8 = void.class;  //void
            Class c9 = Class.class;  //Class
    
            System.out.println(c1);
            System.out.println(c2);
            System.out.println(c3);
            System.out.println(c4);
            System.out.println(c5);
            System.out.println(c6);
            System.out.println(c7);
            System.out.println(c8);
            System.out.println(c9);
    
            //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
            int[] a = new int[10];
            int[] b = new int[100];
            System.out.println(a.getClass().hashCode());
            System.out.println(b.getClass().hashCode());
        }
    }

三、类的加载与ClassLoader的理解

Java内存分析：

• 堆：

  • 存放new的对象和数组
  • 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

• 栈：

  • 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）
  • 引用对象的变量（会存放到这个引用在堆里面的具体地址）

• 方法区：

  • 可以被所有的线程共享
  • 包含了所有的class和static变量

类加载内存分析

• 加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象。

• 链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

  • 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题。
  • 准备：正式为类变量（static）分配内存并设置变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配。
  • 解析：虚拟机常量池内的符号（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。

• 初始化：

  • 执行构造器()方法的过程，类构造器()方法是有编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）。
  • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
  • 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

    
    package com.wz.reflection;
    
    public class Test04 {
    
        public static void main(String[] args) {
            A a = new A();
            System.out.println(A.m);
    
            /**
             * 1.加载到内存，会产生一个类对应的Class对象
             * 2.链接，链接结束后m=0  链接：把Java的二进制代码合并到JVM运行状态之中的过程
             * 3.初始化
             * <clinit>(){
             *      System.out.println("A类静态代码块初始化");
             *      m = 300;
             *      m = 100;
             * }
             * m = 100
             */
        }
    
    }
    
    class A {
        static {
            System.out.println("A类静态代码块初始化");
            m = 300;
        }
    
        static int m = 100;
    
        public A() {
            System.out.println("A类的无参构造初始化");
        }
    }

什么时候会发生类初始化？

类的主动引用（一定会发生类的初始化）：

• 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
• New一个类的对象
• 调用类的静态成员（除final常量）和静态方法
• 使用java.lang.reflect包的方法对垒进行反射调用
• 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则会先初始化他的父类。

类的被动引用（不会发生类的初始化）：

• 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。
• 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化。
• 引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）。

    
    package com.wz.reflection;
    
    //测试类什么时候会初始化
    public class Test05 {
        static {
            System.out.println("main被加载");
        }
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            //1、主动引用
           //Son  son = new Son();
            // 反射也会产生主动引用
           // Class.forName("com.wz.reflection.Son");
    
            //不会产生类的引用的方法
            //System.out.println(Son.b);//子类引用父类的静态方法或者变量，并不会让子类加载
            //Son[] array = new Son[4];   //这是一个名字和一片空间而已，并不会加载类
            System.out.println(Son.M);  //常量并不会引起父类和子类的初始化 常量在链接阶段就存入常量池中了
        }
    
    }
    
    class Father {
        static  int b = 2;
        static{
            System.out.println("父类被加载！");
        }
    }
    
    class Son extends Father {
        static{
            System.out.println("子类被加载！");
            m = 300;
        }
        static  int  m = 100;
        static final int M = 1;
    }

类加载器

类加载的作用 ：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

标准的JavaSE类加载器可以按照要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

    
    package com.wz.reflection;
    
    public class Test06 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            //获取系统类的加载器
            ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
            System.out.println(systemClassLoader);
    
            //获取系统类加载器的父类加载器--->扩展类加载器
            ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
            System.out.println(parent);
    
            //获取扩展列加载器的父类加载器--->根加载器（c/c++）
            ClassLoader parent1 = parent.getParent();
            System.out.println(parent1);//无法直接获取
    
            //测试当前类是哪个加载器加载的
            ClassLoader classloader = Class.forName("com.wz.reflection.Test06").getClassLoader();
            System.out.println(classloader);
    
            //测试JDK内置类是谁加载的
            classloader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
            System.out.println(classloader);//根加载器
    
            //如何获得系统类加载器可以加载的路径
            System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
            /**
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\charsets.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\deploy.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\dnsns.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\jaccess.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\localedata.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\nashorn.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\sunec.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\ext\zipfs.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\javaws.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\jce.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\jfr.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\jfxswt.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\jsse.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\management-agent.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\plugin.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\resources.jar;
             * D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\jre\lib\rt.jar;
             * E:\workspace\IDEA Projects\Test\out\production\Test;
             * D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.1.1\lib\idea_rt.jar
             */
    
        }
    }

四、创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

    
    package com.wz.reflection;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Field;
    import java.lang.reflect.Method;
    
    //获得类的信息
    public class Test07 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
            Class c1 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
    
            //获得类的名字
            System.out.println( c1.getName());//或得包名+类名
            System.out.println(c1.getSimpleName());//获得类名
            
            System.out.println("=================================");
            //获得类的属性
            Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
    
            fields = c1.getDeclaredFields();//找到所有属性
            for (Field field : fields) {
                System.out.println(field);
            }
    
            System.out.println("=================================");
            //获得指定属性的值
            Field name = c1.getDeclaredField("name");
            System.out.println(name);
    
            System.out.println("=================================");
            //获得类的方法
            Method[] methods = c1.getMethods();//获得本类及其父类的所有方法
            for (Method method : methods) {
                System.out.println("getMethods():"+method);
            }
    
            methods = c1.getDeclaredMethods();//获得本类的所有方法
            for (Method method : methods) {
                System.out.println("getDeclaredMethods():"+method);
            }
    
            System.out.println("=================================");
            //获得指定方法
            Method getName = c1.getMethod("getName", null);
            System.out.println(getName);
            Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
            System.out.println(setName);
    
            System.out.println("=================================");
            //获取构造器
            Constructor[] constructors = c1.getConstructors();  //获取指定的构造器
            for (Constructor constructor :constructors) {
                System.out.println("public的构造器"+constructor);
            }
    
            constructors = c1.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor constructor :constructors) {
                System.out.println("全部构造器:"+constructor);
            }
            System.out.println("===================================");
            //获取指定的构造器
            Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
            System.out.println("指定构造器"+declaredConstructor);
    
        }
    }

通过反射动态的创建对象

    
    package com.wz.reflection;
    
    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.Field;
    import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
    import java.lang.reflect.Method;
    
    //通过反射动态的创建对象
    public class Test08 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
            //获得class对象
            Class c1 = Class.forName("com.wz.reflection.User");
    
            //构造一个对象    此调用必须要有默认构造函数
            User user = (User) c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
            System.out.println(user);
    
            //通过构造器创建对象
            Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
            User user2 = (User) constructor.newInstance("张三",01,18);
            System.out.println(user2);
    
            //通过反射调用普通方法
            User user3 = (User) c1.newInstance();
            //通过反射获取一个方法
            Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
            //invoke :激活   (对象，"方法的参数")
            setName.invoke(user3,"李四");
            System.out.println(user3.getName());
    
            //通过反射操作属性
            User user4 = (User) c1.newInstance();
            Field name = c1.getDeclaredField("name");
            //不能直接操作私有属性，关闭安全检测，暴力反射可以提高效率
            name.setAccessible(true);
            name.set(user4,"最后一个");
            System.out.println(user4.getName());
    
        }
    }

反射操作泛型

    
    package com.wz.reflection;
    
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.lang.reflect.ParameterizedType;
    import java.lang.reflect.Type;
    import java.util.Map;
    import java.util.List;
    
    //通过反射获取泛型
    public class Test09 {
        public void test01(Map<String,User> map , List list){
            System.out.println("test01");
        }
    
        public Map<String,User> test02(){
            System.out.println("test02");
            return null;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
            Method method = Test09.class.getMethod("test01",Map.class,List.class);
    
            Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
            for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
                System.out.println("#"+genericParameterType);
                if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){//判断是不是参数化类型
                    //强转   获得真实的泛型参数信息
                    Type[] actualtypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                    for (Type actualtypeArgument :actualtypeArguments) {
                        System.out.println(actualtypeArgument);
                    }
                }
            }
            System.out.println("==========================");
            //获得返回值类型
            method = Test09.class.getMethod("test02",null);
            Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
            if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){//判断是不是参数化类型
                //强转   获得真实的泛型参数信息
                Type[] actualtypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualtypeArgument :actualtypeArguments) {
                    System.out.println(actualtypeArgument);
                }
            }
        }
    }

反射操作注解

• getAnnotations
• getAnnotation

练习 ：ORM（Object relationship Mapping 对象关系映射）

• 类和表结构对应
• 属性和字段对应
• 对象和记录对应

要求：利用注解和反射完成类和表结构的映射关系

    
    package com.wz.reflection;
    
    import java.lang.annotation.*;
    import java.lang.reflect.Field;
    
    //练习反射操作注解
    public class Test10 {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
    
            Class c1 = Class.forName("com.wz.reflection.Student2");
    
            //通过反射获得注解
            Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();//返回全部注解
            for (Annotation annotation : annotations) {
                System.out.println(annotation);
            }
    
            System.out.println("==========================");
            //获得注解的value的值
            Tablew tablew = (Tablew)c1.getAnnotation(Tablew.class);
            String value = tablew.value();
            System.out.println(value);
    
            System.out.println("==========================");
            //获得类指定的注解
            Field f = c1.getDeclaredField("name");
            Fieldw annotation = f.getAnnotation(Fieldw.class);
            System.out.println(annotation.columnName());
            System.out.println(annotation.type());
            System.out.println(annotation.length());
        }
    }
    
    @Tablew("db_student")
    class Student2{
        @Fieldw(columnName = "db_id",type ="int",length = 10)
        private int id;
        @Fieldw(columnName = "db_age",type ="int",length = 10)
        private int age;
        @Fieldw(columnName = "db_name",type ="varchar",length = 3)
        private String name;
    
        public Student2() {
        }
    
        public Student2(int id, int age, String name) {
            this.id = id;
            this.age = age;
            this.name = name;
        }
    
        public int getId() {
            return id;
        }
    
        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student2{" +
                    "id=" + id +
                    ", age=" + age +
                    ", name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    
    //类名的注解
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface Tablew{
        String value();
    }
    
    //属性的注解
    @Target(ElementType.FIELD)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface  Fieldw{
        String columnName();
        String type();
        int length();
    }

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