2024.2.27 Java基础（多线程+生产者消费者+反射+动态代理）

1 多线程

1.1 相关概念

多线程是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多个线程，提升性能。

并发和并行

并行：在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行。
并发：在同一时刻，有多个指令在单个CPU上交替执行。

进程和线程（重要）

进程：是正在运行的程序。
- 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；
- 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的；
- 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行。
线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径
- 单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序；
- 多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序。

多线程示例

1.2 方式一：继承Thread类

方法介绍

方法名说明

void run() 在线程开启后，此方法将被调用执行

void start() 使此线程开始执行，Java虚拟机会调用run方法()
实现步骤
- 定义一个类MyThread继承Thread类
- 在MyThread类中重写run()方法
- 创建MyThread类的对象
- 启动线程

方法名	说明
void run()	在线程开启后，此方法将被调用执行
void start()	使此线程开始执行，Java虚拟机会调用run方法()

代码演示

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}
public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

//        my1.run();
//        my2.run();

        //void start() 导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法
        my1.start();
        my2.start();
    }
}

两个小问题
- 为什么要重写run()方法？
  
  因为run()是用来封装被线程执行的代码。
- run()方法和start()方法的区别？
  
  run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用；
  
  start()：启动线程；然后由JVM调用此线程的run()方法。

1.3 方式二：实现Runnable接口

Thread构造方法

方法名说明

Thread(Runnable target) 分配一个新的Thread对象

Thread(Runnable target, String name) 分配一个新的Thread对象
实现步骤
- 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
- 在MyRunnable类中重写run()方法
- 创建MyRunnable类的对象
- 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
- 启动线程

方法名	说明
Thread(Runnable target)	分配一个新的Thread对象
Thread(Runnable target, String name)	分配一个新的Thread对象

代码演示

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }
}
public class MyRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyRunnable类的对象
        MyRunnable my = new MyRunnable();

        //创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
        //Thread(Runnable target)
//        Thread t1 = new Thread(my);
//        Thread t2 = new Thread(my);
        //Thread(Runnable target, String name)
        Thread t1 = new Thread(my,"坦克");
        Thread t2 = new Thread(my,"飞机");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

1.4 方式三：实现Callable接口

方法介绍

方法名	说明
V call()	计算结果，如果无法计算结果，则抛出一个异常
FutureTask(Callable callable)	创建一个 FutureTask，一旦运行就执行给定的 Callable
V get()	如有必要，等待计算完成，然后获取其结果

实现步骤
- 定义一个类MyCallable实现Callable接口
- 在MyCallable类中重写call()方法
- 创建MyCallable类的对象
- 创建Future的实现类FutureTask对象，把MyCallable对象作为构造方法的参数
- 创建Thread类的对象，把FutureTask对象作为构造方法的参数
- 启动线程
- 再调用get方法，就可以获取线程结束之后的结果。

代码演示

public class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("跟女孩表白" + i);
        }
        //返回值就表示线程运行完毕之后的结果
        return "答应";
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //线程开启之后需要执行里面的call方法
        MyCallable mc = new MyCallable();

        //Thread t1 = new Thread(mc);

        //可以获取线程执行完毕之后的结果.也可以作为参数传递给Thread对象
        FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);

        //创建线程对象
        Thread t1 = new Thread(ft);

        String s = ft.get();
        //开启线程
        t1.start();

        //String s = ft.get();
        System.out.println(s);
    }
}

三种实现方式的对比
- 实现Runnable、Callable接口
  - 好处: 扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类
  - 缺点: 编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法
- 继承Thread类
  - 好处: 编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法
  - 缺点: 可以扩展性较差，不能再继承其他的类

1.5 其他方法

方法介绍

方法名	说明
void setName(String name)	将此线程的名称更改为等于参数name
String getName()	返回此线程的名称
Thread currentThread()	返回对当前正在执行的线程对象的引用
static void sleep(long millis)	使当前正在执行的线程停留（暂停执行）指定的毫秒数
void setDaemon(boolean on)	将此线程标记为守护线程，当运行的线程都是守护线程时，Java虚拟机将退出

1.6 线程优先级

线程调度
- 两种调度方式
  - 分时调度模型：所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
  - 抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些
- Java使用的是抢占式调度模型
- 随机性
  
  假如计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的

优先级相关方法

方法名	说明
final int getPriority()	返回此线程的优先级
final void setPriority(int newPriority)	更改此线程的优先级线程默认优先级是5；线程优先级的范围是：1-10

1.7 线程同步

1.7.1 同步代码块解决数据安全问题

安全问题出现的条件
- 是多线程环境
- 有共享数据
- 有多条语句操作共享数据
如何解决多线程安全问题呢?
- 基本思想：让程序没有安全问题的环境
怎么实现呢?
- 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
- Java提供了同步代码块的方式来解决
同步代码块格式：
```
synchronized(任意对象) { 
	多条语句操作共享数据的代码 
}
```
synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁
同步的好处和弊端
- 好处：解决了多线程的数据安全问题
- 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率

代码演示

public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;
    private Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (obj) { // 对可能有安全问题的代码加锁,多个线程必须使用同一把锁
                //t1进来后，就会把这段代码给锁起来
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                        //t1休息100毫秒
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //窗口1正在出售第100张票
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                    tickets--; //tickets = 99;
                }
            }
            //t1出来了，这段代码的锁就被释放了
        }
    }
}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

1.7.2 同步方法解决数据安全问题

同步方法的格式

同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上
```
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
	方法体；
}
```
同步方法的锁对象是什么呢? this
静态同步方法

同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上
```
修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
	方法体；
}
```
同步静态方法的锁对象是什么呢? 类名.class

代码演示

public class MyRunnable implements Runnable {
    private static int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){
                //同步方法
                boolean result = synchronizedMthod();
                if(result){
                    break;
                }
            }

            if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){
                //同步代码块
                synchronized (MyRunnable.class){
                    if(ticketCount == 0){
                       break;
                    }else{
                        try {
                            Thread.sleep(10);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        ticketCount--;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                    }
                }
            }

        }
    }
	
    // 同步方法
    private static synchronized boolean synchronizedMthod() {
        if(ticketCount == 0){
            return true;
        }else{
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            ticketCount--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
            return false;
        }
    }
}

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();

    Thread t1 = new Thread(mr);
    Thread t2 = new Thread(mr);

    t1.setName("窗口一");
    t2.setName("窗口二");

    t1.start();
    t2.start();
}

}

### 2.5Lock锁【应用】

虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化

- ReentrantLock构造方法

  | 方法名             | 说明                   |
  | --------------- | -------------------- |
  | ReentrantLock() | 创建一个ReentrantLock的实例 |

- 加锁解锁方法

  | 方法名           | 说明   |
  | ------------- | ---- |
  | void lock()   | 获得锁  |
  | void unlock() | 释放锁  |

- 代码演示

  ```java
  public class Ticket implements Runnable {
      //票的数量
      private int ticket = 100;
      private Object obj = new Object();
      private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

      @Override
      public void run() {
          while (true) {
              //synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.
              try {
                  lock.lock();
                  if (ticket <= 0) {
                      //卖完了
                      break;
                  } else {
                      Thread.sleep(100);
                      ticket--;
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                  }
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              } finally {
                  lock.unlock();
              }
              // }
          }
      }
  }

  public class Demo {
      public static void main(String[] args) {
          Ticket ticket = new Ticket();

          Thread t1 = new Thread(ticket);
          Thread t2 = new Thread(ticket);
          Thread t3 = new Thread(ticket);

          t1.setName("窗口一");
          t2.setName("窗口二");
          t3.setName("窗口三");

          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
      }
  }

2 生产者消费者

2.1 生产者和消费者模式概述

概述

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。

所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：

一类是生产者线程用于生产数据；

一类是消费者线程用于消费数据。

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库。生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为。消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为。

Object类的等待和唤醒方法

方法名	说明
void wait()	导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法
void notify()	唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll()	唤醒正在等待对象监视器的所有线程

2.2 生产者和消费者案例

案例需求
- 桌子类(Desk)：定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量
- 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
  
  1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
  
  2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子
  
  3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子
- 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
  
  1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
  
  2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子
  
  3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子
- 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
  
  创建生产者线程和消费者线程对象
  
  分别开启两个线程

代码实现

public class Desk {

    //定义一个标记
    //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
    //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
    public static boolean flag = false;

    //汉堡包的总数量
    public static int count = 10;

    //锁对象
    public static final Object lock = new Object();
}

public class Cooker extends Thread {
//    生产者步骤：
//            1，判断桌子上是否有汉堡包
//    如果有就等待，如果没有才生产。
//            2，把汉堡包放在桌子上。
//            3，叫醒等待的消费者开吃。
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count == 0){
                    break;
                }else{
                    if(!Desk.flag){
                        //生产
                        System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
                        Desk.flag = true;
                        Desk.lock.notifyAll();
                    }else{
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

public class Foodie extends Thread {
    @Override
    public void run() {
//        1，判断桌子上是否有汉堡包。
//        2，如果没有就等待。
//        3，如果有就开吃
//        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
//                叫醒等待的生产者继续生产
//        汉堡包的总数量减一

        //套路:
            //1. while(true)死循环
            //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
            //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
            //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
        while(true){
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count == 0){
                    break;
                }else{
                    if(Desk.flag){
                        //有
                        System.out.println("吃货在吃汉堡包");
                        Desk.flag = false;
                        Desk.lock.notifyAll();
                        Desk.count--;
                    }else{
                        //没有就等待
                        //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        /*消费者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包。
        2，如果没有就等待。
        3，如果有就开吃
        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
                叫醒等待的生产者继续生产
        汉堡包的总数量减一*/

        /*生产者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包
        如果有就等待，如果没有才生产。
        2，把汉堡包放在桌子上。
        3，叫醒等待的消费者开吃。*/
        Foodie f = new Foodie();
        Cooker c = new Cooker();

        f.start();
        c.start();
    }
}

2.3 生产者和消费者案例优化

需求
- 将Desk类中的变量，采用面向对象的方式封装起来
- 生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象，之后在run方法中进行使用
- 创建生产者和消费者线程对象，构造方法中传入Desk类对象
- 开启两个线程

代码实现

public class Desk {

    //定义一个标记
    //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
    //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
    //public static boolean flag = false;
    private boolean flag;

    //汉堡包的总数量
    //public static int count = 10;
    //以后我们在使用这种必须有默认值的变量
   // private int count = 10;
    private int count;

    //锁对象
    //public static final Object lock = new Object();
    private final Object lock = new Object();

    public Desk() {
        this(false,10); // 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了
    }

    public Desk(boolean flag, int count) {
        this.flag = flag;
        this.count = count;
    }

    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    public Object getLock() {
        return lock;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Desk{" +
                "flag=" + flag +
                ", count=" + count +
                ", lock=" + lock +
                '}';
    }
}

public class Cooker extends Thread {

    private Desk desk;

    public Cooker(Desk desk) {
        this.desk = desk;
    }
//    生产者步骤：
//            1，判断桌子上是否有汉堡包
//    如果有就等待，如果没有才生产。
//            2，把汉堡包放在桌子上。
//            3，叫醒等待的消费者开吃。

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (desk.getLock()){
                if(desk.getCount() == 0){
                    break;
                }else{
                    //System.out.println("验证一下是否执行了");
                    if(!desk.isFlag()){
                        //生产
                        System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
                        desk.setFlag(true);
                        desk.getLock().notifyAll();
                    }else{
                        try {
                            desk.getLock().wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

public class Foodie extends Thread {
    private Desk desk;

    public Foodie(Desk desk) {
        this.desk = desk;
    }

    @Override
    public void run() {
//        1，判断桌子上是否有汉堡包。
//        2，如果没有就等待。
//        3，如果有就开吃
//        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
//                叫醒等待的生产者继续生产
//        汉堡包的总数量减一

        //套路:
            //1. while(true)死循环
            //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
            //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
            //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
        while(true){
            synchronized (desk.getLock()){
                if(desk.getCount() == 0){
                    break;
                }else{
                    //System.out.println("验证一下是否执行了");
                    if(desk.isFlag()){
                        //有
                        System.out.println("吃货在吃汉堡包");
                        desk.setFlag(false);
                        desk.getLock().notifyAll();
                        desk.setCount(desk.getCount() - 1);
                    }else{
                        //没有就等待
                        //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
                        try {
                            desk.getLock().wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }

    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        /*消费者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包。
        2，如果没有就等待。
        3，如果有就开吃
        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
                叫醒等待的生产者继续生产
        汉堡包的总数量减一*/

        /*生产者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包
        如果有就等待，如果没有才生产。
        2，把汉堡包放在桌子上。
        3，叫醒等待的消费者开吃。*/

        Desk desk = new Desk();

        Foodie f = new Foodie(desk);
        Cooker c = new Cooker(desk);

        f.start();
        c.start();

    }
}

2.4 阻塞队列基本使用

阻塞队列继承结构
常见BlockingQueue:

ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界；

LinkedBlockingQueue: 底层是链表，无界。但不是真正的无界，最大为int的最大值。
BlockingQueue的核心方法:

put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞

take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞

代码示例

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建阻塞队列的对象,容量为 1
        ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        // 存储元素
        arrayBlockingQueue.put("汉堡包");

        // 取元素
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞

        System.out.println("程序结束了");
    }
}

2.5 阻塞队列实现等待唤醒机制

案例需求
- 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
  
  1.构造方法中接收一个阻塞队列对象
  
  2.在run方法中循环向阻塞队列中添加包子
  
  3.打印添加结果
- 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
  
  1.构造方法中接收一个阻塞队列对象
  
  2.在run方法中循环获取阻塞队列中的包子
  
  3.打印获取结果
- 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
  
  创建阻塞队列对象
  
  创建生产者线程和消费者线程对象,构造方法中传入阻塞队列对象
  
  分别开启两个线程

代码实现

public class Cooker extends Thread {

    private ArrayBlockingQueue<String> bd;

    public Cooker(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
        this.bd = bd;
    }
//    生产者步骤：
//            1，判断桌子上是否有汉堡包
//    如果有就等待，如果没有才生产。
//            2，把汉堡包放在桌子上。
//            3，叫醒等待的消费者开吃。

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                bd.put("汉堡包");
                System.out.println("厨师放入一个汉堡包");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Foodie extends Thread {
    private ArrayBlockingQueue<String> bd;

    public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
        this.bd = bd;
    }

    @Override
    public void run() {
//        1，判断桌子上是否有汉堡包。
//        2，如果没有就等待。
//        3，如果有就开吃
//        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
//                叫醒等待的生产者继续生产
//        汉堡包的总数量减一

        //套路:
        //1. while(true)死循环
        //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
        //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
        //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
        while (true) {
            try {
                String take = bd.take();
                System.out.println("吃货将" + take + "拿出来吃了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> bd = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        Foodie f = new Foodie(bd);
        Cooker c = new Cooker(bd);

        f.start();
        c.start();
    }
}

3 反射

3.1 概述

反射是在运行状态中，对于任意一个类，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属性和方法。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。

通俗的理解：

利用反射创建的对象可以无视修饰符调用类里面的内容
可以跟配置文件结合起来使用，把要创建的对象信息和方法写在配置文件中。

读取到什么类，就创建什么类的对象；读取到什么方法，就调用什么方法。此时当需求变更的时候不需要修改代码，只要修改配置文件即可。

3.2 获取字节码文件对象的三种方式

Class这个类里面的静态方法forName（“全类名”）（最常用）
通过class属性获取
通过对象获取字节码文件对象

代码示例：

//1.Class这个类里面的静态方法forName
//Class.forName("类的全类名")： 全类名 = 包名 + 类名
Class clazz1 = Class.forName("com.itheima.reflectdemo.Student");
//源代码阶段获取 --- 先把Student加载到内存中，再获取字节码文件的对象
//clazz 就表示Student这个类的字节码文件对象。
//就是当Student.class这个文件加载到内存之后，产生的字节码文件对象


//2.通过class属性获取
//类名.class
Class clazz2 = Student.class;

//因为class文件在硬盘中是唯一的，所以，当这个文件加载到内存之后产生的对象也是唯一的
System.out.println(clazz1 == clazz2);//true


//3.通过Student对象获取字节码文件对象
Student s = new Student();
Class clazz3 = s.getClass();
System.out.println(clazz1 == clazz2);//true
System.out.println(clazz2 == clazz3);//true

3.3 字节码文件和字节码文件对象

java文件：就是我们自己编写的java代码。

字节码文件：就是通过java文件编译之后的class文件（是在硬盘上真实存在的，用眼睛能看到的）

字节码文件对象：当class文件加载到内存之后，虚拟机自动创建出来的对象。这个对象里面至少包含了：构造方法，成员变量，成员方法。

而我们的反射获取的是什么？字节码文件对象，这个对象在内存中是唯一的。

3.4 获取构造方法

规则：

get表示获取

Declared表示私有

最后的s表示所有，复数形式

如果当前获取到的是私有的，必须要临时修改访问权限，否则无法使用

方法名	说明
Constructor<?>[] getConstructors()	获得所有的构造（只能public修饰）
Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()	获得所有的构造（包含private修饰）
Constructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes)	获取指定构造（只能public修饰）
Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)	获取指定构造（包含private修饰）

获取构造方法并创建对象

涉及到的方法：newInstance

代码示例：

//首先要有一个javabean类
public class Student {
    private String name;
    private int age;
	// 省略
}


//测试类中的代码：
//需求1：
//获取空参，并创建对象

//1.获取整体的字节码文件对象
Class clazz = Class.forName("com.itheima.a02reflectdemo1.Student");
//2.获取空参的构造方法
Constructor con = clazz.getConstructor();
//3.利用空参构造方法创建对象
Student stu = (Student) con.newInstance();
System.out.println(stu);


System.out.println("=============================================");


//测试类中的代码：
//需求2：
//获取带参构造，并创建对象
//1.获取整体的字节码文件对象
Class clazz = Class.forName("com.itheima.a02reflectdemo1.Student");
//2.获取有参构造方法
Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//3.临时修改构造方法的访问权限（暴力反射）
con.setAccessible(true);
//4.直接创建对象
Student stu = (Student) con.newInstance("zhangsan", 23);
System.out.println(stu);

3.5 获取成员变量

方法名：

方法名	说明
Field[] getFields()	返回所有成员变量对象的数组（只能拿public的）
Field[] getDeclaredFields()	返回所有成员变量对象的数组，存在就能拿到
Field getField(String name)	返回单个成员变量对象（只能拿public的）
Field getDeclaredField(String name)	返回单个成员变量对象，存在就能拿到

代码示例：

public class ReflectDemo4 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //获取成员变量对象

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.reflectdemo.Student");

        //2.获取成员变量的对象（Field对象)只能获取public修饰的
        Field[] fields1 = clazz.getFields();
        for (Field field : fields1) {
            System.out.println(field);
        }

        System.out.println("===============================");

        //获取成员变量的对象（public + private）
        Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields2) {
            System.out.println(field);
        }

        System.out.println("===============================");
        //获得单个成员变量对象
        //如果获取的属性是不存在的，那么会报异常
        //Field field3 = clazz.getField("aaa");
        //System.out.println(field3);//NoSuchFieldException

        Field field4 = clazz.getField("gender");
        System.out.println(field4);

        System.out.println("===============================");
        //获取单个成员变量（私有）
        Field field5 = clazz.getDeclaredField("name");
        System.out.println(field5);

    }
}



public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public String gender;
    public String address;
}

获取成员变量并获取值和修改值

方法	说明
void set(Object obj, Object value）	赋值
Object get(Object obj)	获取值

代码示例：

public class ReflectDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Student s = new Student("zhangsan",23,"广州");
        Student ss = new Student("lisi",24,"北京");

        //需求：
        //利用反射获取成员变量并获取值和修改值

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.reflectdemo.Student");

        //2.获取name成员变量
        //field就表示name这个属性的对象
        Field field = clazz.getDeclaredField("name");
        //临时修饰他的访问权限
        field.setAccessible(true);

        //3.设置(修改)name的值
        //参数一：表示要修改哪个对象的name？
        //参数二：表示要修改为多少？
        field.set(s,"wangwu");

        //3.获取name的值
        //表示我要获取这个对象的name的值
        String result = (String)field.get(s);

        //4.打印结果
        System.out.println(result);

        System.out.println(s);
        System.out.println(ss);

    }
}


public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public String gender;
    public String address;
}

3.6 获取成员方法

方法名	说明
Method[] getMethods()	返回所有成员方法对象的数组（只能拿public的）
Method[] getDeclaredMethods()	返回所有成员方法对象的数组，存在就能拿到
Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	返回单个成员方法对象（只能拿public的）
Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	返回单个成员方法对象，存在就能拿到

代码示例：

public class ReflectDemo6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //1.获取class对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.itheima.reflectdemo.Student");


        //2.获取方法
        //getMethods可以获取父类中public修饰的方法
        Method[] methods1 = clazz.getMethods();
        for (Method method : methods1) {
            System.out.println(method);
        }

        System.out.println("===========================");
        //获取所有的方法（包含私有）
        //但是只能获取自己类中的方法
        Method[] methods2 = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods2) {
            System.out.println(method);
        }

        System.out.println("===========================");
        //获取指定的方法（空参）
        Method method3 = clazz.getMethod("sleep");
        System.out.println(method3);

        Method method4 = clazz.getMethod("eat",String.class);
        System.out.println(method4);

        //获取指定的私有方法
        Method method5 = clazz.getDeclaredMethod("playGame");
        System.out.println(method5);
    }
}

获取成员方法并运行

方法

Object invoke(Object obj, Object… args) ：运行方法

参数一：用 obj 对象调用该方法

参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）

返回值：方法的返回值（如果没有就不写）

代码示例

package com.itheima.a02reflectdemo1;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        //1.获取字节码文件对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.a02reflectdemo1.Student");
		
        //2.获取一个对象
        //需要用这个对象去调用方法
        Student s = new Student();
        
        //3.获取一个指定的方法
        //参数一：方法名
        //参数二：参数列表，如果没有可以不写
        Method eatMethod = clazz.getMethod("eat",String.class);
        
        //运行
        //参数一：表示方法的调用对象
        //参数二：方法在运行时需要的实际参数
        //注意点：如果方法有返回值，那么需要接收invoke的结果
        //如果方法没有返回值，则不需要接收
        String result = (String) eatMethod.invoke(s, "重庆小面");
        System.out.println(result);

    }
}



public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public String gender;
    public String address;
}

面试题：

你觉得反射好不好？好，有两个方向

第一个方向：无视修饰符访问类中的内容。但是这种操作在开发中一般不用，都是框架底层来用的。

第二个方向：反射可以跟配置文件结合起来使用，动态的创建对象，动态的调用方法。

3.7 练习泛型擦除

集合中的泛型只在java文件中存在，当编译成class文件之后，就没有泛型了。

代码示例：（了解）

package com.itheima.reflectdemo;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class ReflectDemo8 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        //1.创建集合对象
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(123);
//        list.add("aaa");

        //2.利用反射运行add方法去添加字符串
        //因为反射使用的是class字节码文件

        //获取class对象
        Class clazz = list.getClass();

        //获取add方法对象
        Method method = clazz.getMethod("add", Object.class);

        //运行方法
        method.invoke(list,"aaa");

        //打印集合
        System.out.println(list);
    }
}

3.8 利用反射保存对象中的信息

public class MyReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, IOException {
    /*
        对于任意一个对象，都可以把对象所有的字段名和值，保存到文件中去
    */
       Student s = new Student("小A",23,'女',167.5,"睡觉");
       Teacher t = new Teacher("播妞",10000);
       saveObject(s);
    }

    //把对象里面所有的成员变量名和值保存到本地文件中
    public static void saveObject(Object obj) throws IllegalAccessException, IOException {
        //1.获取字节码文件的对象
        Class clazz = obj.getClass();
        //2. 创建IO流
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("myreflect\\a.txt"));
        //3. 获取所有的成员变量
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            field.setAccessible(true);
            //获取成员变量的名字
            String name = field.getName();
            //获取成员变量的值
            Object value = field.get(obj);
            //写出数据
            bw.write(name + "=" + value);
            bw.newLine();
        }

        bw.close();

    }
}

// 两个实例类
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private char gender;
    private double height;
    private String hobby;
}
public class Teacher {
    private String name;
    private double salary;
}

4 动态代理

4.1 好处

无侵入式的给方法增强功能

4.2 动态代理三要素

真正干活的对象
代理对象
利用代理调用方法

切记一点：代理可以增强或者拦截的方法都在接口中，接口需要写在newProxyInstance的第二个参数里。

代理总结

4.3 代码实现

这个动态代理的案例，我们可以用明星和经纪人的案例来理解。我们想要请明星去唱歌，在唱歌之前需要进行场地准备，而明星本人是不去场地准备的。并且，我们也不是直接联系明星，而是联系明星的经纪人。然后，再让经纪人安排，做好场地准备，然后再请明星唱歌。

在这个案例里，经纪人就是我们的代理类。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    /*
        需求：
            外面的人想要大明星唱一首歌
             1. 获取代理的对象
                代理对象 = ProxyUtil.createProxy(大明星的对象);
             2. 再调用代理的唱歌方法
                代理对象.唱歌的方法("只因你太美");
     */
        //1. 获取代理的对象
        BigStar bigStar = new BigStar("鸡哥");
        Star proxy = ProxyUtil.createProxy(bigStar);

        //2. 调用唱歌的方法
        String result = proxy.sing("只因你太美");
        System.out.println(result);
    }
}

Star是一个接口，BigStar实现了Star接口。newProxyInstance的第二个参数就是代理需要服务的方法。在这个案例里面，我们是需要代理在大明星唱歌sing和跳舞dance的时候，提前去准备场地和收钱。我们把这个两个方法提取到Star接口中，同时我们在参数中指定这个Star类。第三个参数用于决定代理的工作内容，即我们需要做的内容。

/*
* 类的作用：
*       创建一个代理
* */
public class ProxyUtil {
    /*
    * 方法的作用：给一个明星的对象，创建一个代理
    * 形参：被代理的明星对象
    * 返回值：给明星创建的代理
    * 需求：
    *   外面的人想要大明星唱一首歌
    *   1. 获取代理的对象
    *      代理对象 = ProxyUtil.createProxy(大明星的对象);
    *   2. 再调用代理的唱歌方法
    *      代理对象.唱歌的方法("只因你太美");
    * */
    public static Star createProxy(BigStar bigStar){
       /* java.lang.reflect.Proxy类：提供了为对象产生代理对象的方法：
        public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
        参数一：用于指定用哪个类加载器，去加载生成的代理类
        参数二：指定接口，这些接口用于指定生成的代理长什么，也就是有哪些方法
        参数三：用来指定生成的代理对象要干什么事情*/
        Star star = (Star) Proxy.newProxyInstance(
                ProxyUtil.class.getClassLoader(),//参数一：用于指定用哪个类加载器，去加载生成的代理类
                new Class[]{Star.class},//参数二：指定接口，这些接口用于指定生成的代理长什么，也就是有哪些方法
                //参数三：用来指定生成的代理对象要干什么事情
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        /*
                        * 参数一：代理的对象
                        * 参数二：要运行的方法 sing
                        * 参数三：调用sing方法时，传递的实参
                        * */
                        if("sing".equals(method.getName())){
                            System.out.println("准备话筒，收钱");
                        }else if("dance".equals(method.getName())){
                            System.out.println("准备场地，收钱");
                        }
                        //去找大明星开始唱歌或者跳舞
                        //代码的表现形式：调用大明星里面唱歌或者跳舞的方法
                        return method.invoke(bigStar,args);
                    }
                }
        );
        return star;
    }
}

public interface Star {
    //我们可以把所有想要被代理的方法定义在接口当中
    //唱歌
    public abstract String sing(String name);
    //跳舞
    public abstract void dance();
}

public class BigStar implements Star {
		/* Setter、Getter方法和构造方法省略 */
    //唱歌
    @Override
    public String sing(String name){
        System.out.println(this.name + "正在唱" + name);
        return "谢谢";
    }

    //跳舞
    @Override
    public void dance(){
        System.out.println(this.name + "正在跳舞");
    }

}

4.4 额外扩展

动态代理，还可以拦截方法

比如：

在这个故事中，经济人作为代理，如果别人让邀请大明星去唱歌，打篮球，经纪人就增强功能。

但是如果别人让大明星去扫厕所，经纪人就要拦截，不会去调用大明星的方法。

/*
* 类的作用：
*       创建一个代理
* */
public class ProxyUtil {
    public static Star createProxy(BigStar bigStar){
        public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
        Star star = (Star) Proxy.newProxyInstance(
                ProxyUtil.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Star.class},
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        if("cleanWC".equals(method.getName())){
                            System.out.println("拦截，不调用大明星的方法");
                            return null;
                        }
                        //如果是其他方法，正常执行
                        return method.invoke(bigStar,args);
                    }
                }
        );
        return star;
    }
}

每日反思

#Java

2024.2.27 Java基础（多线程+生产者消费者+反射+动态代理）

https://blog.fulequn.online/2024/02/Article202402271/

作者

Fulequn

发布于

2024年2月27日

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