Day Twenty-Three

反射机制

Java本身是一种静态语言，但是因为有了反射机制，Java变成了准动态语言。

静态 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，代码可以根据某些条件改变自身的结构。
  • 主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。
  • 静态语言
  • 与动态语言相对应的，运行时结构不可改变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。
  • Java不是动态语言，但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！

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ReflectionAPI取得任何类的内部信息，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。这个对象就像我们现实生活中的一面镜子，我们可以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成员方法
  • 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
  • …

Java反射的优缺点

优点：

  • 可以实现动态创建对象和编译，体现出很多大的灵活性

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（Java虚拟机），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

  • java.lang.Class：代表一个类
  • java.lang.reflect.Method：代表的方法
  • java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
  • java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器
  • …

Class类

  • 在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承
  • public final Class getClass()
  • 以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。
  • 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都为其保留了一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定的而某个结构（class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[]）的有关信息。
  • Class本身也是个类
  • 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对象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实例所生成的
  • 通过Class可以完整的得到一个类中的所有被加载的结构
  • Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象方可
Class类的常用方法

方法名

功能说明

static ClassforName(String name)

返回指定类名name的Class对象

Object newInstance()

调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例

getName()

返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称

Class getSuperClass()

返回当前Class对象的父类的Class对象

Class[] getinterfaces()

获取当前Class对象的接口

ClassLoader getClassLoader()

返回该类的类加载器

Constructor[] getConstructors()

返回一个包含某些Constructor对象的数组

Method getMethod(String name,Class…T)

返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

Field[] getDeclaredFields()

返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例
  • 如果说已经知道了具体的类，通过类的class属性就可以获取，这个方法是最安全可靠，程序性能最高的。
  • Class clazz = Person.class;
  • 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
  • Class clazz = person.getClass();
  • 已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException
  • Class clazz = Class.forName(“demo01.Student”);
  • 内置基本数据类型可以直接用类名.Type
  • 还可以利用ClassLoader
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Teacher();
        System.out.println("这个人是" + person.name);

        //方式一：通过对象来获得 对象实例名.getClass()
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二：Class.forName获得
        Class c2 = Class.forName("com.liuHuan.reflect.Teacher");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式三：通过类名.class获得
        System.out.println(Teacher.class.hashCode());
        System.out.println(Teacher.class.getName());

        //方式四：基本内置类型的包装类都有一个TYPE属性
        Class type = Integer.TYPE;
        System.out.println(type.getName());

        //获得父类类型
        String superclass = c1.getSuperclass().getName();
        System.out.println(superclass);

    }
}
class Person{
    public String name;
    public Person() {}
    public Person(String name) {this.name = name;}
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name = "老师";
    }
}

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
import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的class
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Class<Object> objectClass = Object.class;//类
        Class<Comparable> comparableClass = Comparable.class;//接口
        Class<String[]> stringArrayList = String[].class;//一维数组
        Class<int[][]> intArrayList = int[][].class;//二维数组
        Class<Override> overrideClass = Override.class;//注解
        Class<ElementType> elementTypeClass = ElementType.class;//枚举
        //基本数据类型
        Class<Byte> byteClass = Byte.class;
        Class<Integer> integerClass = Integer.class;
        Class<Long> longClass = Long.class;
        Class<Short> shortClass = Short.class;
        Class<Double> doubleClass = Double.class;
        Class<Float> floatClass = Float.class;
        Class<Character> characterClass = Character.class;
        Class<Boolean> booleanClass = Boolean.class;

        Class<Void> voidClass = Void.class;//void
        Class<Class> classClass = Class.class;//Class

        System.out.println(objectClass);
        System.out.println(comparableClass);
        System.out.println(stringArrayList);
        System.out.println(intArrayList);
        System.out.println(overrideClass);
        System.out.println(elementTypeClass);
        System.out.println(byteClass);
        System.out.println(integerClass);
        System.out.println(longClass);
        System.out.println(shortClass);
        System.out.println(floatClass);
        System.out.println(doubleClass);
        System.out.println(characterClass);
        System.out.println(booleanClass);
        System.out.println(voidClass);
        System.out.println(classClass);

        //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());
    }
}