Java反射，注解，以及动态代理

Java反射，注解，以及动态代理

基础 

最近在准备实习面试，被学长问到了Java反射，注解和动态代理的内容，发现有点自己有点懵，这几天查了很多资料，就来说下自己的理解吧【如有错误，望指正】

Java反射

首先，我们得弄清一个，什么是反射(Reflection)。简单的来说，反射就是让我们在程序运行的时候能够查看到类的信息，获取并调用类的任意方法和属性。

在Java运行时，系统会将所有的对象维护一个被称为运行是的类型标识，然后这个信息跟踪这每个对象所属的类，我们可以和根据Java专门的类访问这些信息，这个类就是Class【实际上Class对象表示的是一个类型，它不一定是类，可能是基本数据类型，比如int】。

Class获取方法

1. 通过getClass()获取

   Student stu = new Student;
   Class c =  stu.getClass();
   //如果这个类在包里面，则会将包名也打印出来
   // getSimpleName只获得类名
   System.out.println(c.getName());
   

2. 使用forName获取
   同样，我们也可以使用静态方法forName获得Class对象。例如：

   String className= "java.util.Random";
   Class c2 = Class.forName(className);
   

   当然，className必须为接口或者类名才能成功。

3. 直接获取

   Class c3 = Student.class;
   

由Class得到对象

1. 使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象

   Class c3 = Test.class;
   Object o = c3.newInstance();
   

   其中newInstance()会根据类的默认构造器【无参构造器】创建新的对象，如果没有默认的构造器，就会报错。假如我们的构造器里面有参数怎么办，这时候我们就需要使用java.lang.reflect.Constructor中的newInstance()方法了。

2. 使用Constructor类中的newInstance()

   // getConstructor里面是构造参数的形参内容
   Constructor constructor = c3.getConstructor(String.class);
   Object o = constructor.newInstance("你好");  
   
   

java反射中最重要的内容——检查类的结构

在Java的java.lang.reflect中有三个类：Field、Method、Constructor分别来描述类的域【也就是变量】，方法和构造器。

1. Field的获取以及方法

   Class textClass = Test.class;
   // getDeclaredFields()获得这个类的全部域
   // getField()获得公有域以及其父类的公有域
   Field[] fields = textClass.getDeclaredFields();
   

   简单的来说，通过Field可以获得：

   变量的权限——getModifiers()，返回int，然后通过Modifier.toString(int)获得访问权限

   获得变量的类型——getType()

   变量的名字——getName()

2. Method的获取以及方法

   Class textClass = Test.class;
   // 同样可以使用getMethods()和getDeclaredMethods()返回接口和类的方法
   Method[] methods = textClass.getMethods();
   

   通过Method可以获取：

   方法的权限——getgetModifiers()

   方法的返回值类型——getReturnType(),方法返回类型为Class，然后你懂得。

   方法的所有参数——Parameter[] parameters = method.getParameters()；

   方法的执行——invoke()。在获取一个方法后，我们可以使用invoke()来调用这个方法。

   Object invoke（Object obj,Object...args），obj为实例化后的对象【对于静态方法可以被设置null】，args为方法调用的参数

   例如，

   public class Test {
   
       public void say(String msg){
           System.out.println(msg);
       }
       public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
   
           Class c = Test.class;
           // 返回唯一的方法，第一个参数是方法的名字，第二个是方法参数的类型
           Method method = c.getMethod("say", String.class);
           Object o = c.newInstance();
           method.invoke(o,"你好");
       }
   }
   

3. Constructor的获取以及方法

   Class textClass = Test.class;
   // 同样getDeclaredConstructors()和getConstructors()
   Constructor[] constructors = aClass.getConstructors();
   

   方法的的使用和Method差不多，但是它没有getReturnType()方法。

这些方法我只是简单的介绍了一下，详细信息可以参考API。

神奇的Java注解

Java注解可以很简单的说，就是为方法或者其他数据提供描述的东西。

它的本质就是一个接口,一个继承了Annotation的接口。

1. 基本java注解的类型
   【元注解】：也就是在自定义一个注解时，可以注解在注解上面，有以下几个元注解——>

   • @Target：注解的作用目标，用来指明注解可以作用的目标是谁，例如类，方法或者字段属性,里面的value【为一个ElementType数组】可以指明值如下：

     ElementType.TYPE：允许被修饰的注解作用在类、接口和枚举上

     ElementType.FIELD：允许作用在属性字段上

     ElementType.METHOD：允许作用在方法上

     ElementType.PARAMETER：允许作用在方法参数上

     ElementType.CONSTRUCTOR：允许作用在构造器上

     ElementType.LOCAL_VARIABLE：允许作用在本地局部变量上

     ElementType.ANNOTATION_TYPE：允许作用在注解上

     ElementType.PACKAGE：允许作用在包上

   • @Retention：注解的生命周期，里面的value【枚举类型】可以指明值如下：

     RetentionPolicy.SOURCE：当前注解编译期可见，不会写入 class 文件

     RetentionPolicy.CLASS：类加载阶段丢弃，会写入 class 文件

     RetentionPolicy.RUNTIME：永久保存，可以反射获取
     - @Documented：注解是否应当被包含在 JavaDoc 文档中
     - @Inherited：是否允许子类继承该注解
     - @Repeatable：重复注解，允许这个注解在某个方法和其他数据上面重复使用

   【Java内置三大注解】：除了上述元注解，Java还内置了另外三种注解——>

   • @Override：子类重写父类的方法时，会使用该注解。用于检查父类是否包含该注解
   • @Deprecated：当某一方法和字段不推荐使用时，使用该注解标注。
   • @SuppressWarnings：压制Java的警告

2. Java注解的自定义以及实现

   Java注解的自定义如下

   @Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE}) // 注解的作用地方
   @Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)  // 注解的生命周期
   public @interface TestAnnotation {
       String name() default "这是个类";
       int time();
   }
   

   那么我们该如果如何使用注解发挥作用呢？我们可以想想，如果我们能够获得注解的信息，那么我们是不是就可以根据注解的信息来对方法做适当的调整。这时候，当然是大名鼎鼎的反射出马了。

   • java.lang.Package.getAnnotation(Class<A> annotationClass) 获得这个指令类型的注解。

   使用如下：

   @TestAnnotation(time = 0)
   public class Test {
   
       @TestAnnotation(name = "这是个方法",time = 1)
       public void say(){
       }
       public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
           // 获得类上面的注解
           TestAnnotation classAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
           System.out.println("类的名字为："+classAnnotation.name()+"------类的时间是"+classAnnotation.time());
           Method method = Test.class.getMethod("say");
   
           // 获得方法上面的注解
           TestAnnotation methodAnnotation = method.getAnnotation(TestAnnotation.class);
           System.out.println("方法的名字是："+methodAnnotation.name()+"------方法的时间是"+methodAnnotation.time());
       }
   }
   
   // 输出：
   // 类的名字为：这是个类------类的时间是0
   // 方法的名字是：这是个方法------方法的时间是1
   

   现在我们知道如何进行自定义注解的使用了，那么我们怎么能够根据注释内容的不同去改变方法的执行呢？这时候，我们我们就可以使用invoke()方法了。

   举个最简单的栗子：

   @TestAnnotation(name = "你好")
       public void say(String msg){
           System.out.println("信息是："+msg);
       }
       public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
   
           Method method = Test.class.getMethod("say",String.class);
           // 获得方法上面的注解
           TestAnnotation methodAnnotation = method.getAnnotation(TestAnnotation.class);
           // 执行方法
           method.invoke(Test.class.newInstance(),methodAnnotation.name());
       }
       // 输出结果：
       // 信息是：你好
   

代理

代理就是给某个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对于原对象的访问，即客户不直接操控原对象，而是通过代理对象间接地操控原对象。
代理分为：

• 静态代理：代理类是在编译时就已经实现好了，成为了一个class文件
• 动态代理：是在程序运行时动态地生成类字节码，然后加载到JVM中

有几个概念：

1. 抽象角色：接口类
2. 实现角色：实现类
3. 代理角色：代理实现的类，最终使用的对象

静态代理

在说动态代理之前，我们先说一下静态代理，静态代理很简单，就是工厂模式。

那么就让我们来实现一下静态代理吧

抽象角色：接口类

public interface TestService {
    void say();
    void play();
}

实现角色：实现类

public class TestServiceImpl implements TestService {

    @Override
    public void say() {
        System.out.println("说话乎");
    }

    @Override
    public void play() {
        System.out.println("浪的飞起");
    }
}

代理类

public class Test implements TestService{

    private TestService testService;

    public Test(TestService testService) {
        this.testService = testService;
    }

    @Override
    public void say() {
        System.out.println("开始说话");
        testService.say();
        System.out.println("结束说话");
    }

    @Override
    public void play() {
        System.out.println("开始浪");
        testService.play();
        System.out.println("是个狼人");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestServiceImpl testImpl = new TestServiceImpl();
        Test test = new Test(testImpl);
        test.play();
        test.say();
    }
}

在这里面，我们可以看到，从外表看起来say()和play()方法都是由test这个代理来完成的，但实际上，真正的执行者是TestServiceImpl来完成的，test只是在执行的时候加了一些事务逻辑。

既然有了静态代理，为什么我们还需要动态代理呢？从代码中可以看出，代理类和实现类是一一对应的，如果我们有N个实现类，都要在方法执行前加一样的逻辑，那么我们不得不创建N个代理类。这时候，我们就需要使用动态代理了。

动态代理

本次动态代理是针对JDK动态代理进行探讨。

正如前面所说，如果我们要在很多类使用同一种逻辑时，会心态爆炸，那么我们怎么去解决这个问题呢，这时候，我们可以想一想反射。

在使用的动态代理的过程中，有两个关键的东东，一个是InvocationHandler接口，一个是Proxy类。

• InvocationHandler

每一个动态代理类都必须要实现InvocationHandler这个接口，并且每个代理类的实例都关联到了一个handler，当我们通过代理对象调用一个方法的时候，这个方法的调用就会被转发为由InvocationHandler这个接口的 invoke 方法来进行调用。

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable

proxy:　　指代我们所代理的那个真实对象,也就是实现类

method:　　指代的是我们所要调用真实对象的某个方法的Method对象

args:　　指代的是调用真实对象某个方法时接受的参数

• Proxy

Proxy这个类的作用就是用来动态创建一个代理对象的类

其中我们使用最多是newProxyInstance()去创建代理类

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

loader：一个ClassLoader对象，定义了由哪个ClassLoader对象来对生成的代理对象进行加载

interfaces：一个Interface对象的数组，表示的是我将要给我需要代理的对象提供一组什么接口，如果我提供了一组接口给它，那么这个代理对象就宣称实现了该接口(多态)，这样我就能调用这组接口中的方法了

h：一个InvocationHandler对象，表示的是当我这个动态代理对象在调用方法的时候，会关联到哪一个InvocationHandler对象上

创建一个代理类，实现方法调用前或后的逻辑

public class TestHandler implements InvocationHandler{

    // object为实现类的对象
    private Object object;

    public TestHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("开始方法执行");
        Object o = method.invoke(object,args);
        System.out.println("方法结束");
        return o;
    }
}

实例化代理类，并

public static void main(String[] args) {

    // 实现类
    TestService testService = new TestServiceImpl();

    // 里面传入要代理的实现类对象
    TestHandler testHandler = new TestHandler(testService);
    /**
    * testService.getClass().getClassLoader()  代表我们使用这个类来加载我们代理对象
    * testService.getClass().getInterfaces()  代表我们调用这些接口中的方法
    * testHandler  将代理对象与testHandler关联
    */
    TestService service = (TestService) Proxy.newProxyInstance(testService.getClass().getClassLoader(),
            testService.getClass().getInterfaces(),testHandler);
    service.play();
    service.say();

反射，注解，以及动态代理就简单地介绍完了，可以这样说反射是注解以及动态代理的基础，注解的实现和动态代理都要靠反射发挥作用。

还是多读下书吧，面试实习是把杀猪刀