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java基础之反射机制笔记

前言

java基础学习之反射机制笔记

正文

反射机制概述

反射(Reflection)，用于java上指的是可以于运行时加载，探知，使用编译期间完全知的classes。

换言之，java程序可以在加载一个运行时类时才得知名称的class，并获悉其完整构造，并生成其对象例或对其fields设值，或唤起（invoke）其method方法

例子1：

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//Person类
package com.c0okb.java;

public class Person {
    private String name;
    public int age;

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    private Person(String name){
        this.name = name;
    }

    public Person(){

    }

    public void show(){
        System.out.println("你好，我是一个人");
    }

    private String showNation(String nation){
        System.out.println("我的国籍是"+nation);
        return nation;
    }

}

一般情况下，直接使用new来创建一个类的对象，但是这样有一个问题，外部无法通过类的对象调用其内部的属性，方法。

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public void test1(){
    //1.创建Person类的对象
    Person p1 = new Person("Tom",12);

    //2.通过对象，调用其内部的属性，方法
    p1.age = 10;

    System.out.println("你好，我是一个人");

    //Person类外部，不可以通过Person类的对象调用其内部私有结构
    //比如：name、showNation()以及私有的构造器
}

使用反射情况下创建一个类的对象，可以通过反射调用对象指定的属性，方法

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public void test2() throws Exception{
    Class clazz = Person.class;
    //1.通过反射，创建Person类的对象
    Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
    Object obj = cons.newInstance("Tom",12);
    Person p = (Person) obj;
    System.out.println(obj.toString());
    //2.通过反射，调用对象指定的属性、方法
    //调用属性
    Field age = clazz.getDeclaredField("age");
    age.set(p,10);
    System.out.println(p.toString());
    //调用方法
    Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
    show.invoke(p);

    System.out.println("************************************");
    //通过反射，可以调用Person类的私有结构的。比如：私有的构造器、方法、属性
    //调用私有的构造器
    Constructor cons1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
    cons1.setAccessible(true);
    Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
    System.out.println(p1);


    //调用私有的属性
    Field name = clazz.getDeclaredField("name");
    name.setAccessible(true);
    name.set(p1,"Hanmeimei");
    System.out.println(p1);

    //调用私有的方法
    Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation",String.class);
    showNation.setAccessible(true);
    String nation = (String) showNation.invoke(p1,"中国");//相当于String nation = p1.showNation("中国")
    System.out.println(nation);
}

question:通过直接new的方式或者反射的方式都可以调用公共的结构，一般使用哪个

建议：直接new方式

关于java.lang.Class类的理解

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类的加载过程:
	第一步：由Java编译器进行源代码编译，得到相应类的字节码.class文件。
	
	第二步：生成class文件之后，通过ClassLoader类加载器加载进内存，此过程称为类的加载.
    加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行类就作为Class的一个实例Java字节码由JVM执行解释给目标计算机。
	
	第三步，目标计算机将结果呈现给我们计算机用户；因此，Java并不是编译机制，而是解释机制.class文件才可以在不同平台上运行加载。

重点在于：加载到内存中的类，我们就称为运行时类，此运行类就作为Class的一个实例

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Class clazz = Person.class;

clazz此时为Person类的一个对象。

获得运行时类的四种方法

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加载到内存中的运行时类，会缓存一定时间，在此时间内，我们可以通过不同的方式来获取此运行时类
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//获取Class的实例的方式

public void test3() throws Exception{
    //前三种需要掌握
    //方式一：调用运行时类的属性: .class
    Class<Person> clazz1 = Person.class;
    System.out.println(clazz1);

    //方式二：通过运行时类的对象,调用getcClass()
    Person p1 = new Person();
    Class clazz2 = p1.getClass();
    System.out.println(clazz2);

    //方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
    Class clazz3 = Class.forName("com.c0okb.java.Person");
    clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
    System.out.println(clazz3);
    System.out.println(clazz1 == clazz2);
    System.out.println(clazz1 == clazz3);

    //方式四：使用类的加载器：ClassLoader
    ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
    Class clazz4 = classLoader.loadClass("com.c0okb.java.Person");
    System.out.println(clazz4);

    System.out.println(clazz1 == clazz4);
}

最常用的方法是forName()，体现反射的动态性

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//方式三：调用Class的静态方法：forName(String classPath)
Class clazz3 = Class.forName("com.c0okb.java.Person");
clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println(clazz3);
System.out.println(clazz1 == clazz2);
System.out.println(clazz1 == clazz3);

Class对象的种类

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(1)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
(2)interface 接口
(3)[]:数组
(4)enum:枚举
(5)annotation:注解@interface
(6)primitive type:基本数据类型
(7)void
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public void test4(){
    Class c1 = Object.class;
    System.out.println(c1);
    Class c2 = Comparable.class;
    Class c3 = String[].class;
    Class c4 = int[][].class;
    Class c5 = ElementType.class;
    Class c6 = Override.class;
    System.out.println(c6);
    Class c7 = int.class;
    Class c8 = void.class;
    System.out.println(c8);
    Class c9 = Class.class;

    int[] a = new int[10];
    int[] b = new int[100];
    Class c10 = a.getClass();
    Class c11 = b.getClass();
    //只要元素类型和维度相同，就是同一个Class
    System.out.println(c10 == c11);
}

ClassLoader(类的加载器)

Java类加载器是Java运行时环境的一部分，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中。类通常是按需加载，即第一次使用该类时才加载。

PS:由于有了类加载器，Java运行时系统不需要知道文件与文件系统。学习类加载器时，掌握Java的委派概念很重要。

类加载器它是在虚拟机中完成的，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中，在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。

例子2

创建一个类ClassLoaderTest

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public class ClassLoaderTest {

    /*
    了解类的加载器
     */
    public void test1(){
        //对于自定义类，使用系统类加载器进行加载
        ClassLoader classloader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println(classloader);
        //调用系统类加载器的getParent():获取扩展类加载器
        ClassLoader classLoader1 = classloader.getParent();
        System.out.println(classLoader1);
        //调用扩展类加载器的getParent():无法获得引导类加载器
        //引导类加载器主要负责加载java的核心类库，无法加载自定义类
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
        System.out.println(classLoader2);
    }
    ....
}

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利用类加载器读取配置文件

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package com.c0okb.java;

import org.junit.Test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

public class ClassLoaderTest {

    /*
    Properties：用来读取配置文件
     */

    public void test2() throws Exception{
        Properties pros = new Properties();
        //此时的文件默认在当前的module下
        //读取配置文件的方式一：
//        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
//        pros.load(fis);
        //读取配置文件的方式二：使用classLoader
        //配置文件默认识别为：当前module的src下
        ClassLoader classLoader  = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("src/jdbc.properties");
        pros.load(is);
        String user = pros.getProperty("user");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("user = "+user+",password = "+password);
    }
}

通过反射创建对应的运行时类的对象

一般情况下，使用newInstance()来创建对应运行时类的对象

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public class NewInstanceTest {

    public void test1() throws Exception{

        Class<Person> clazz = Person.class;
        /*
        newInstance():调用此方法，创建对应的运行时类的对象。内部调用了运行时类的空参构造器
        要想此方法正常的创建运行时类的对象，要求：
        1.运行时类必须提供空参的构造器
        2.空参的构造器的访问权限得够。通常，设置为public

        通常在javabean中要求提供一个空参构造器，原因：
        1.便于通过反射，创建运行时类的对象
        2.便于子类继承此运行时类时，默认调用super()时，保证父类有此构造器
         */
        Person obj = clazz.newInstance();
        System.out.println(obj);
    }
    ...
}

反射的动态性 —- 重点

在上文说到java的动态性是由反射来体现，通过demo体现

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package com.c0okb.java;

    /*
    通过反射创建对应的运行时类的对象
     */

import org.junit.Test;

import java.util.Random;

public class NewInstanceTest {

    //体验反射的动态性 -----------------> 重点
    public void test2() throws Exception{
        for(int i=0;i<10;i++){
            int num = new Random().nextInt(3);
            String classPath = "";
            switch (num){
                case 0:
                    classPath = "java.util.Date";
                    break;
                case 1:
                    classPath = "java.lang.Object";
                    break;
                case 2:
                    classPath = "com.c0okb.java.Person";
                    break;
            }
            try {
                Object obj = getInstance(classPath);
                System.out.println(obj);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public Object getInstance(String classPath) throws Exception{
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        return clazz.newInstance();
    }

}

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public Object getInstance(String classPath) throws Exception{
    Class clazz = Class.forName(classPath);
    return clazz.newInstance();
}

创建一个方法getInstance()，用于返回当前运行时类的对象

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public void test2() throws Exception{
    for(int i=0;i<10;i++){
        int num = new Random().nextInt(3);
        String classPath = "";
        switch (num){
            case 0:
                classPath = "java.util.Date";
                break;
            case 1:
                classPath = "java.lang.Object";
                break;
            case 2:
                classPath = "com.c0okb.java.Person";
                break;
        }
        try {
            Object obj = getInstance(classPath);
            System.out.println(obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这段代码中，将随机生成不同类的对象，动态性在于这个对象的生成是在javac编译之后，、根据需求去灵活调用，上文的代码在编译后将会生成的字节码，在需求的特定情况下将灵活地生成不同类的对象。使用new编写的话情况如下：

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public void test2() throws Exception{
    for(int i=0;i<10;i++){
        int num = new Random().nextInt(3);
        String classPath = "";
        switch (num){
            case 0:
                Date date = new Date();
                system.out.println(date)
                break;
            case 1:
                Object object = new Object();
                system.out.println(object);
                break;
            case 2:
                Person person = new Person();
                system.out.println(person);
                break;
        }
    }
}

这样子将new的对象写死了，每次需求都需要重新编译，才能生效。

运行时类的属性，方法，构造器的获取与调用

demo

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//Person

package com.c0okb.java1;

@MyAnnotation(value = "Hi")
public class Person extends Creature<String> implements Comparable<String>,Myinterface{

    private String name;
    int age;
    public int id;

    public Person(){}

    private Person(String name){
        this.name = name;
    }
    
    Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @MyAnnotation
    private String show(String nation){
        System.out.println("我的国籍是:"+nation);
        return nation;
    }

    @MyAnnotation
    public String display(String interests,int age) throws NullPointerException,ClassCastException{
        return interests+age;
    }

    @Override
    public int compareTo(String o) {
        return 0;
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("我是一个人");
    }

    private static void showDesc(){
        System.out.println("我是一个可爱的人");
    }
}
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//Creature
package com.c0okb.java1;

import java.io.Serializable;

public class Creature<String> implements Serializable {
    private char gender;
    public double weight;

    private void breath(){
        System.out.println("生物呼吸");
    }

    public void eat(){
        System.out.println("生物吃东西");
    }
}
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package com.c0okb.java1;


import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

import static java.lang.annotation.ElementType.*;
import static java.lang.annotation.ElementType.LOCAL_VARIABLE;

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
    String value() default "hello";
}
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package com.c0okb.java1;

public interface Myinterface {
    void info();
}

获取运行时类的属性结构

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package com.c0okb.java2;

import com.c0okb.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;

/*
获取当前运行时类的属性结构
 */
public class FieldTest {

    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;
        //获取属性结构
        //getFields():获取当前运行时类及其父类中声明为public访问权限的属性
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field f:fields){
            System.out.println(f);
        }

        //getDeclaredFields():获取当前运行时类中声明的所有属性，不包含父类中声明的属性。
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f:declaredFields){
            System.out.println(f);
        }

    }

    //权限修饰符  数据类型  变量名

    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : declaredFields){
            System.out.println(f);
            //1.权限修饰符
            int modifier = f.getModifiers();
            //System.out.println(modifier);
            System.out.println(Modifier.toString(modifier));
            //2.数据类型
            Class type = f.getType();
            System.out.println(type);
            //3.变量名
            String name = f.getName();
            System.out.println(name+"\n");

        }
    }
}

获取运行时类的方法结构

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package com.c0okb.java2;
import com.c0okb.java1.MyAnnotation;
import com.c0okb.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;

/*
获取运行时类的方法结构
 */
public class MethodTest {


    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;

        //getMethods():获取当前运行类及其所有父类中声明为public权限的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for(Method m:methods){
            System.out.println(m);
        }

        //getDeclareMethods():获取当前运行时类中声明的所有方法（不包含父类中声明的）
        Method[] declaredmethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method dm: declaredmethods){
            System.out.println(dm);
        }
    }
    /*
    权限修饰符 返回值类型  方法名(参数类型1 形参1，.....) throws xxxException{}
     */

    public void test2() throws Exception{
        Class clazz = Person.class;
        Method[] declareMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for(Method m:declareMethods){
            //1.获取方法的注解
            Annotation[] annos =  m.getAnnotations();
            for(Annotation a : annos){
                System.out.println(a);
            }
            //2.权限修饰符
            System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers())+"\t");

            //3.返回值类型
            System.out.println(m.getReturnType());

            //4.方法名
            System.out.print(m.getName()+ "\t");

            System.out.print("(");
            //5.形参列表
            Class[] parameterTypes = m.getParameterTypes();
            if(!(parameterTypes == null && parameterTypes.length ==0)){

                for(int i=0;i<parameterTypes.length;i++){
                    if(i == parameterTypes.length-1){
                        System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i);
                        break;
                    }
                    System.out.print(parameterTypes[i].getName() + " args_" + i + ",");
                }
            }
            System.out.print(")");

            //6.抛出的异常
            Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();
            if(exceptionTypes.length > 0){
                System.out.print(" throws ");
                for(int i=0;i<exceptionTypes.length;i++){
                    if(i == exceptionTypes.length-1) {
                        System.out.print(exceptionTypes[i].getName());
                        break;
                    }
                    System.out.print(exceptionTypes[i].getName()+",");
                }

            }
            System.out.println("\n");



        }
    }

}

获取运行时类的其他属性

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package com.c0okb.java2;

import com.c0okb.java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.function.Predicate;

public class otherTest {

    /*
    获取运行时类的构造器
     */
    public void test1(){
        Class clazz = Person.class;
        //getConstructor():获取当前运行时类中的声明为public的构造器
        Constructor[]  constructors = clazz.getConstructors();
        for(Constructor c: constructors){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println();

        //getDeclaredConstructors():获取当前运行时类中声明的所有的构造器
        Constructor[] declareConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor c: declareConstructors){
            System.out.println(c);
        }
    }

    /*
    获取运行时类的父类
     */

    public void test2(){
        Class clazz = Person.class;
        Class superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println(superclass);
    }

    /*
    获取运行时类的带范型的父类
    */

    public void test3(){
        Class clazz = Person.class;
        Type genericsuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
        ParameterizedType paramType = (ParameterizedType) genericsuperclass;
        Type[] actualTypeArguments = paramType.getActualTypeArguments();
        System.out.println(((Class)actualTypeArguments[0]).getName());
    }

    /*
    获取运行时类的接口
     */
    public void test5(){
        Class clazz = Person.class;
        //获取运行时类的接口
        Class[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for(Class c: interfaces){
            System.out.println(c);
        }
        System.out.println();
        //获取运行时类的父类实现的接口
        Class[] interfaces1 = clazz.getSuperclass().getInterfaces();
        for(Class c : interfaces1){
            System.out.println(c);
        }
    }

    /*
    获取运行时类所在的包
     */
    public void test6(){
        Class clazz = Person.class;
        Package pack = clazz.getPackage();
    }

    /*
     获取运行时类声明的注解
     */
    public void test7(){
        Class clazz = Person.class;
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for (Annotation annos : annotations){
            System.out.println(annos);
        }
    }
}

调用运行时类的属性，方法，构造器

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package com.c0okb.java2;

import com.c0okb.java1.Person;
import com.sun.scenario.effect.impl.sw.sse.SSEBlend_SRC_OUTPeer;
import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/*
    调用运行时类中指定的结构：属性，方法，构造器
 */

public class Reflection {


/*
    调用运行时类的指定属性
 */
    public void testField() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        //获得指定的属性值------------->要求运行时类中属性声明为public
        Field id = clazz.getField("id");

        /*
        设置当前属性的值
        set(): 参数1: 指明设置哪个对象的属性  参数2: 将此属性值设置为多少
         */
        id.set(p,1001);

        /*
        获取当前属性的值
        get(): 参数1: 获取哪个对象的当前属性值
         */
        int pId = (int) id.get(p);
        System.out.println(pId);
    }


    /*
    **************重点掌握******************
     */
    public void testField1() throws Exception {
        Class clazz = Person.class;

        //创建运行时类的对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        //getDeclaredField(String filedName) 获取指定变量名的属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");

        //保证当前属性是可访问的
        name.setAccessible(true);

        //获取，设置指定对象的此属性值
        name.set(p,"Tom");
        System.out.println(name.get(p));
    }

    /*
    如何操作运行时类的指定的方法 --需要掌握
     */


    public void testMethod() throws Exception{
        Class clazz = Person.class;

        //生成一个实例对象
        Person p = (Person) clazz.newInstance();

        /*
        1.获取指定的某个方法
        getDeclaredMethod(): 参数1 指明获取的方法的名称 参数2:指明获取的方法的形参
        */
        Method show = clazz.getDeclaredMethod("show",String.class);
        show.setAccessible(true);
        /*
        invoke: 参数1:方法的调用者  参数2:给方法形参赋值的实参
        invoke()的返回值即为对应类中调用的方法的返回值
         */
        Object returnValue =  show.invoke(p,"China");//String nation = p.show("China")
        System.out.println(returnValue);

        System.out.println("*********如何调用静态方法**********");
        Method showDesc = clazz.getDeclaredMethod("showDesc");
        showDesc.setAccessible(true);
        //如果调用的运行时类中的方法没有返回值，则此invoke()返回null
        Object returnValue1 = showDesc.invoke(Person.class);
        System.out.println(returnValue1);//null
    }


    /*
    如何调用运行时类中的指定的构造器
     */
    public void testConstructors() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

        Class clazz = Person.class;

        /*
        1.获得指定的构造器 getDeclaredConstructor():参数 指明构造器的参数列表
         */
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

        /*
        2.保证此构造器是可访问的
         */
        constructor.setAccessible(true);

        /*
        3.调用此构造器创建运行时类的对象
         */
        Person per = (Person) constructor.newInstance("Tom");
        System.out.println(per);
    }

}
Author: 我是小吴啦
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