Java学习笔记之--------反射

Java的动态性

Java的动态性主要在以下几个功能上体现:反射机制,动态编译,动态执行JavaScript代码,动态字节码操作。

动态语言

程序运行时,可以改变程序结构或者变量类型。动态语言有:Python、ruby、JavaScript等。

C、C++、Java不是动态语言,但是Java有一定的动态性,我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特征。Java的动态性让编程更加灵活。

反射机制

反射机制指的是可以运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的类。

程序在运行状态中,可以动态加载一个只有名称的类,对于任意一个已加载的类,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一个方法和属性。

例如:Class a = ClassForName("com.test.User");

加载完类之后,在堆内存中,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。

这里我们需要对类有一定的认识,可以参见下一篇文章:Java学习笔记之--------Class类介绍。已经有一定认识的就不需要看了

反射机制的常见作用

动态加载类、动态获取类的信息(属性、方法、构造器);

动态构造对象;

动态调用类和对象的任意方法、构造器;

动态调用和处理属性;

获取泛型信息;

处理注解。

反射的优缺点

优点:反射提高了程序的灵活性和扩展性,降低耦合性,提高自适应能力。它允许程序创建和控制任何类的对象,无需提前硬编码目标类。

缺点:1。性能问题:使用反射基本上是一种解释操作,用于字段和方法接入时要远慢于直接代码。因此反射机制主要应用在对灵活性和扩展性要求很高的系统框架上,普通程序不建议使用。2.使用反射会模糊程序内内部逻辑:程序员希望在源代码中看到程序的逻辑,反射等绕过了源代码的技术,因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂。而且使用反射后,执行效率也会有所下降。

有关执行效率:setAccessible(true|false)属性,它表示启用或者禁用安全检查的开关,值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查;值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查。注意这里并不是true代表可以访问,false代表不能访问。禁止安全检查,可以提高反射的运行速度。

应用一:反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型。Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的,确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦。但是,一旦编译完成,所有的和泛型有关的类型全部擦除。

为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需要,Java新增了ParameterizedType,GenericArrayType,TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中但是又和原始类型齐名的类型。
ParameterizedType:表示一种参数化类型,比如Collection<String>
GenericArrayType:表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型;
TypeVariable:是各种类型变量的公共父接口;
WildcardType:代表一种通配符类型表达式,比如?,? extends Number,? super Integer(wildcard的意思就是通配符)。

应用二:反射操作注解

可以通过反射API:getAnnotations,getAnnotation获得相关的注解信息。我们需要了解一下:通过反射获得类的所有有效注解,通过反射获得类的指定注解,通过反射获得类的属性的注解。

反射应用Demo

实体类User.java:

1public class User { 2 private int id; 3 private int age; 4 private String uname; 5 public int getId() { 6 return id; 7 } 8 public void setId(int id) { 9 this.id = id; 10 } 11 public int getAge() { 12 return age; 13 } 14 public void setAge(int age) { 15 this.age = age; 16 } 17 public String getUname() { 18 return uname; 19 } 20 public void setUname(String uname) { 21 this.uname = uname; 22 } 23 //javabean必须要有无参的构造方法 24 public User() { 25 } 26 public User(int id, int age, String uname) { 27 this.id = id; 28 this.age = age; 29 this.uname = uname; 30 } 31} 32 33

应用反射的API,获取类的信息(名字、属性、方法、构造器等),Demo02:

1public class Demo02 { 2 public static void main(String[] args) { 3 String path = "com.test.reflection.bean.User"; 4 try { 5 Class clazz = Class.forName(path); 6 //获取类的名字 7 System.out.println(clazz.getName()); //获得包名+类名 8 System.out.println(clazz.getSimpleName()); //获取类的名字 9 //获取属性信息 10 Field[] fields = clazz.getFields(); //只能获得public的field 11 Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields(); //获得所有的field 12 Field f = clazz.getDeclaredField("uname"); 13 System.out.println(fields.length); 14 System.out.println(fields2.length); 15 for (Field temp : fields2){ 16 System.out.println("属性:" + temp); 17 } 18 //获取方法信息 19 Method[] method = clazz.getDeclaredMethods(); 20 Method m01 = clazz.getDeclaredMethod("getUname", null); 21 //如果方法有参,则必须传递参数类型对应的class对象 22 Method m02 = clazz.getDeclaredMethod("setUname", String.class); 23 for (Method m : method){ 24 System.out.println("方法:" + m); 25 } 26 //获取构造器信息 27 Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors(); 28 Constructor c1 = clazz.getDeclaredConstructor(null); 29 System.out.println("获取构造器:" + c1 ); 30 Constructor c2 = clazz.getDeclaredConstructor(int.class, int.class, String.class); 31 System.out.println("获取构造器:" + c2 ); 32 for (Constructor c : constructors){ 33 System.out.println("构造器:" + c ); 34 } 35 } catch (Exception e) { 36 e.printStackTrace(); 37 } 38 } 39} 40 41

运行结果如下图:

通过反射api动态的操作:构造器、方法、属性,Demo03:

1public class Demo03 { 2 public static void main(String[] args) { 3 String path = "com.test.reflection.bean.User"; 4 try { 5 Class clazz = Class.forName(path); 6 //通过反射API调用构造方法,构造对象 7 User u = (User) clazz.newInstance(); //其实是调用了User的无参构造方法 8 System.out.println(u); 9 Constructor<User> c = clazz.getDeclaredConstructor(int.class,int.class,String.class); 10 User u2 = c.newInstance(10,18,"王小七"); 11 System.out.println(u2.getUname()); 12 //通过反射API调用普通方法 13 User u3 = (User) clazz.newInstance(); 14 //u3.setUname("王小七"); 以下代码与这句实现的功能相同 15 Method method = clazz.getDeclaredMethod("setUname", String.class); 16 method.invoke(u3, "王小七"); 17 System.out.println(u3.getUname()); 18 //通过反射API操作属性 19 User u4 = (User) clazz.newInstance(); 20 Field f = clazz.getDeclaredField("uname"); 21 f.setAccessible(true); //这个属性不需要做安全检查了,可以直接访问。 22 f.set(u4, "王小四"); //通过反射直接写属性 23 System.out.println(u4.getUname()); //通过反射直接读属性 24 System.out.println(f.get(u4)); 25 26 } catch (Exception e) { 27 e.printStackTrace(); 28 } 29 } 30 31

运行结果如下图:

通过反射获取泛型信息,Demo05:

1public class Demo05 { 2 3 public void test01(Map<String, User> map, List<User> list){ 4 System.out.println("Demo05.test01"); 5 } 6 7 public Map<Integer, User> test02(){ 8 System.out.println("Demo05.test02"); 9 return null; 10 } 11 12 public static void main(String[] args) { 13 try { 14 //获得指定方法参数泛型信息 15 Method m = Demo05.class.getMethod("test01", Map.class, List.class); 16 Type[] t = m.getGenericParameterTypes(); 17 for (Type paramType : t){ 18 System.out.println("###" + paramType); 19 if (paramType instanceof ParameterizedType){ 20 Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) paramType).getActualTypeArguments(); 21 for (Type genericType : genericTypes){ 22 System.out.println("泛型类型:" + genericType); 23 } 24 } 25 } 26 27 //获得指定方法返回值泛型信息 28 Method m2 = Demo05.class.getMethod("test02", null); 29 Type returnType = m2.getGenericReturnType(); 30 if (returnType instanceof ParameterizedType){ 31 Type[] genericTypes = ((ParameterizedType) returnType).getActualTypeArguments(); 32 for (Type genericType : genericTypes){ 33 System.out.println("返回值,泛型类型:" + genericType); 34 } 35 } 36 } catch (NoSuchMethodException e) { 37 e.printStackTrace(); 38 } 39 } 40} 41 42

运行结果如下图:

对反射的总结就到这里了,此文章为尚学堂视频的笔记+自己总结。

 

代码交流 2021