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Java编程思想(十五) —— 类型信息之反射

2024-07-23 02:57:44   218人阅读

讲完.class，Class之后，继续。


1)泛化的Class引用

Class也可以加入泛型，加入之后会进行类型检查。


贴一下书上原话，Class<?>优于Class，虽然他们是等价的，Class<?>的好处是碰巧或疏忽使用了一个非具体的类引用。我搞不懂这个所谓非具体是什么？

后面弄懂了，其实<?>作为通配符，就是未知的，直接写结论的话不能写个具体类型吧，作者的意思其实就是说加了泛型的Class就是选择了非具体的版本。


加入泛型的原因是提供编译期间的类型检查，操作失误的话便会显示错误，但是使用普通的Class的时候，就要到等到运行的时候。


还有这个Class<T>,JDK文档中：

T - the type of the class modeled by thisClass object. For example, the type ofString.class isClass<String>. UseClass<?> if the class being modeled is unknown.
<T>是使用泛型类的声明。包括：

Interface List<E>

  • Type Parameters:
    E - the type of elements in this list

一样也是声明。


2)转型语法

SE5添加的用于Class引用转型的语法。

class Gun{
    int price = 1;
}
class DeathGun extends Gun{
    int price = 2;
}
public class TestCast {
    public static void main(String[] args) {
        Gun g = new DeathGun();
        Class<DeathGun> d = DeathGun.class;
        //泛型的用处 类型不匹配 
        //Class<DeathGun> dd = Gun.class;  
        DeathGun gg = d.cast(g);
        System.out.println(gg.price);
    }
}

cast源码：
public T cast(Object obj) {
    if (obj != null && !isInstance(obj))
       throw new ClassCastException(cannotCastMsg(obj));
    return (T) obj;
}

3)类型转换前的检查

if(x instanceof TV){
  ((TV)x).show();
}

检查对象类型，向下转型时如果有错，则抛出ClassCastException，所以要先使用instanceOf。


instaceOf与Class的等价性。

class Father{}
class Son extends Father{}
public class Test {
    static void  test(Object o ){
        System.out.println("type: "+o.getClass());
        System.out.println("o instanceof Father: "+(o instanceof Father));
        System.out.println("o instanceof Son: "+(o instanceof Son));
        System.out.println("Father.isInstanceOf(o)"+Father.class.isInstance(o));
        System.out.println("Son.isInstanceOf(o)"+Son.class.isInstance(o));
        System.out.println("o.getClass()==Father.class:"+(o.getClass()==Father.class));
        System.out.println("o.getClass()==Son.class:"+(o.getClass()==Son.class));
        System.out.println("o.getClass().equals(Father.class):"+(o.getClass().equals(Father.class)));
        System.out.println("o.getClass().equals(Son.class):"+(o.getClass().equals(Son.class)));
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        test(new Father());
        test(new Son());
    }
}

result：
type: class son.Father
o instanceof Father: true
o instanceof Son: false
Father.isInstanceOf(o)true
Son.isInstanceOf(o)false
o.getClass()==Father.class:true
o.getClass()==Son.class:false
o.getClass().equals(Father.class):true
o.getClass().equals(Son.class):false

type: class son.Son
o instanceof Father: true
o instanceof Son: true
Father.isInstanceOf(o)true
Son.isInstanceOf(o)true
o.getClass()==Father.class:false
o.getClass()==Son.class:true
o.getClass().equals(Father.class):false
o.getClass().equals(Son.class):true

instanceof指的是你是这个类吗？你是这个类的派生类吗？


4)反射

书上讲得好简单，3页左右。

RTTI，运行时类型信息可以告诉你对象的具体类型，但是，这个类型必须在编译时必须已知，这样RTTI才能识别。即在编译时，编译器必须知道要通过RTTI来处理的类。

这个看起来不是限制，但是置身于大规模的编程中，可能编译时程序无法获知这个对象所属的类。

RTTI和反射真正的区别只有：RTTI，编译器在编译时检查和打开.class文件，对于反射，.class文件编译时不可获取，是在运行时打开和检查.class文件。


直接用书上的例子，贴个代码：

public class ShowMethods {
  private static String usage =
    "usage:\n" +
    "ShowMethods qualified.class.name\n" +
    "To show all methods in class or:\n" +
    "ShowMethods qualified.class.name word\n" +
    "To search for methods involving 'word'";
  private static Pattern p = Pattern.compile("\\w+\\.");
  public static void main(String[] args) {
    if(args.length < 1) {
      System.out.println(usage);
      System.exit(0);
    }
    int lines = 0;
    try {
      Class<?> c = Class.forName(args[0]);
      Method[] methods = c.getMethods();
      Constructor[] ctors = c.getConstructors();
      if(args.length == 1) {
        for(Method method : methods)
          System.out.println(
            p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
        for(Constructor ctor : ctors)
          System.out.println(p.matcher(ctor.toString()).replaceAll(""));
        lines = methods.length + ctors.length;
      } else {
//其实作者这样写是，method匹配会匹配，如果我java ShowMethods ShowMethods ShowMethods
//本来的话是提取其中的一个，但是args[1]为ShowMethods，刚刚好匹配到的就是ShowMethods本身自带的方法，也就是main方法。
         for(Method method : methods)
          if(method.toString().indexOf(args[1]) != -1) {
            System.out.println(
              p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
            lines++;
          }
        for(Constructor ctor : ctors)
          if(ctor.toString().indexOf(args[1]) != -1) {
            System.out.println(p.matcher(
              ctor.toString()).replaceAll(""));
            lines++;
          }
      }
    } catch(ClassNotFoundException e) {
      System.out.println("No such class: " + e);
    }
  }
} 


F:\>java ShowMethods ShowMethods
public static void main(String[])
public final native Class getClass()
public native int hashCode()
public boolean equals(Object)
public String toString()
public final native void notify()
public final native void notifyAll()
public final native void wait(long) throws InterruptedException
public final void wait(long,int) throws InterruptedException
public final void wait() throws InterruptedException
public ShowMethods()

慢慢看Matcher的replaceAll方法，不同于String的replaceAll，后者有两个参数，一个替换内容，一个是要被替换的内容。而前者只有一个参数。

public String replaceAll(String replacement)
Replaces every subsequence of the input sequence that matches the pattern with the given replacement string.
public class TestString {  
    public static void main(String[] args) {  
        String s = "0898((*(*))(";
        //正则表达式编译进Pattern
        Pattern p = Pattern.compile("\\W");
        //p.matcher返回的是Matcher对象，Matcher的replaceAll方法是可以将匹配的字符串
        //替换成方法参数中的内容。
        System.out.println(p.matcher(s).replaceAll("-"));
    }  
}  
result：0898--------
如果没有正则表达式的替换，那么结果是：

public static void ShowMethods.main(java.lang.String[])
public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
public native int java.lang.Object.hashCode()
public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
public java.lang.String java.lang.Object.toString()
public final native void java.lang.Object.notify()
public final native void java.lang.Object.notifyAll()
public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.Interrupte
dException
public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedEx
ception
public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
public ShowMethods()
其实就是替换掉类前面的包名。

有没有发现，forName的结果在编译时不可知，我们是在运行的时候传进Class参数的。虽然刚开始的时候没用到这么高级的东西，但是后面学得深入了之后就发现有些东西在使用，如Spring。


getMethods拿到的是类的所有共有方法，包括自身，从父类继承，从接口实现的public方法。

还有一个是getDeclaredMethods拿到的是类自身声明的方法，不止是public方法，protected也能拿到，甚至是private。（刚开始我也是很疑惑，不是经常强调封装，私有不让人家看到吗，怎么可以直接拿到private的东西的，其实可以这样看，什么东西有个度，但是这个度并不是一尘不破，有一定的后门）。


getConstructors返回的是public的构造器。试了一下，私有的构造器不会显示。书上讲到这里就停了，继续扩展：

以前看过Java反射教程里面介绍的很好。


一、未知的方法调用

public class TestRefl {
    public static void main(String[] args) {
        UnKnown uk = new UnKnown();
        Method m = null;
        try {
            m = uk.getClass().getMethod("print", new Class<?>[0]);
                m.invoke(uk);
        } catch (NoSuchMethodException | InvocationTargetException| SecurityException  |IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class UnKnown{
    public void print(){
        System.out.println("haha");
    }
}
之前我特地将方法改成private，发现是找不到方法的，只有改为public。


二、对象的创建

public class TestRefl {
    public static void main(String[] args) {
       Class c = null;
       try {
        c = c.forName("son.UnKnown");
        System.out.println(c.getName());
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        System.out.println("not found");
    }
       try {
        UnKnown u = (UnKnown) c.newInstance();
        u.print();
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    }
}

class UnKnown{
   static  void print(){
        System.out.println("haha");
    }
}

通过构造函数获取对象。

public class TestRefl {
    public static void main(String[] args) {
        Class c = null;
        try {
            c = c.forName("son.UnKnown");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.out.println("not found");
        }
        Constructor<?> ct[] = c.getConstructors();
        try {
            UnKnown u = (UnKnown) ct[0].newInstance();
            UnKnown u2 = (UnKnown) ct[1].newInstance(1);
            u.print();
            u2.print();
        } catch (InstantiationException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class UnKnown {
    public UnKnown() {
    }

    public UnKnown(int i) {
    }

    static void print() {
        System.out.println("haha");
    }
}
构造函数数组有顺序，0是无参的那个构造函数，1为传参，在方法中直接传参即可。当然私有的构造方法是拿不到的。


解释到RTTI和反射的不同的时候，反过来可以说明反射的作用，就是运行时检查对象的类型，任意调用对象的方法(Spring和servlet中都用到了，注意到没有，我们在xml配置，然后属性会根据xml注入)，同时可以知道方法参数和属性。


反射还是很强大，接下来会介绍动态代理，以前被虐过的一个设计模式。

Java编程思想(十五) —— 类型信息之反射


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