Java動態(tài)程序設(shè)計——反射介紹

2019-11-18 11:59:32

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供稿：網(wǎng)友

　　java動態(tài)程序設(shè)計：反射介紹
　　
　　使用運行的類的信息使你的程序設(shè)計更加靈活
　　
　　反射授予了你的代碼訪問裝載進JVM內(nèi)的Java類的內(nèi)部信息的權(quán)限，并且答應(yīng)你編寫在程序執(zhí)行期間與所選擇的類的一同工作的代碼，而不是在源代碼中。這種機制使得反射成為創(chuàng)建靈活的應(yīng)用程序的強大工具，但是要小心的是，假如使用不恰當，反射會帶來很大的副作用。在這篇文章中，軟件咨詢顧問Dennis Sosnoski 介紹了反射的使用，同時還介紹了一些使用反射所要付出的代價。在這里，你可以找到Java反射API是如何在運行時讓你鉤入對象的。
　　
　　在第一部分，我向你介紹了Java程序設(shè)計的類以及類的裝載。那篇文章中描述了很多出現(xiàn)在Java二進制類格式中的信息，現(xiàn)在我來介紹在運行時使用反射API訪問和使用這些信息的基礎(chǔ)。為了使那些已經(jīng)了解反射基礎(chǔ)的開發(fā)人員對這些事情感愛好，我還會介紹一些反射與直接訪問的在性能方面的比較。
　　
　　使用反射與和metadata(描述其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù))一些工作的Java程序設(shè)計是不同的。通過Java語言反射來訪問的元數(shù)據(jù)的非凡類型是在JVM內(nèi)部的類和對象的描述。反射使你可以在運行時訪問各種類信息，它甚至可以你讓在運行時讀寫屬性字段、調(diào)用所選擇的類的方法。
　　
　　反射是一個強大的工具，它讓你建立靈活能夠在運行時組裝的代碼，而不需要連接組件間的源代碼。反射的一些特征也帶來一些問題。在這章中，我將會探究在應(yīng)用程序中不打算使用反射的原因，以為什么使用它的原因。在你了解到這些利弊之后，你就會在好處大于缺點的時候做出決定。
　　
　　初識class
　　
　　使用反射的起點總時一個java.lang.Class類的實例。假如你與一個預先確定的類一同工作，Java語言為直接獲得Class類的實例提供了一個簡單的快捷方式。例如：
　　
　　Class clas = MyClass.class;
　　
　　當你使用這項技術(shù)的時候，所有與裝載類有關(guān)的工作都發(fā)生在幕后。假如你需要在運行時從外部的資源中讀取類名，使用上面這種方法是不會達到目的的，相反你需要使用類裝載器來查找類的信息，方法如下所示：
　　
　　// "name" is the class name to load
　　
　　Class clas = null;
　　
　　try {
　　
　　clas = Class.forName(name);
　　
　　} catch (ClassNotFoundException ex) {
　　
　　// handle exception case
　　
　　}
　　
　　// use the loaded class
　　
　　假如類已經(jīng)裝載，你將會找到當前在在的類的信息。假如類還沒有被裝載，那么類裝載器將會裝載它，并且返回最近創(chuàng)建的類的實例。
　　
　　關(guān)于類的反射
　　
　　Class對象給予你了所有的用于反射訪問類的元數(shù)據(jù)的基本鉤子。這些元數(shù)據(jù)包括有關(guān)類的自身信息，例如象類的包和子類，還有這個類所實現(xiàn)的接口，還包括這個類所定義的構(gòu)造器、屬性字段以及方法的具體信息。后面的這些項是我們在程序設(shè)計過種經(jīng)常使用的，因此在這一節(jié)的后面我會給出一些用這些信息來工作的例子。
　　
　　對于類的構(gòu)造中的每一種類型（構(gòu)造器、屬性字段、方法），java.lang.Class提供了四種獨立的反射調(diào)用以不的方式來訪問類的信息。下面列出了這四種調(diào)用的標準形式，它是一組用于查找構(gòu)造器的調(diào)用。
　　
　　ConstrUCtor getConstructor(Class[] params)　使用指定的參數(shù)類型來獲得公共的構(gòu)造器；
　　
　　Constructor[] getConstructors()　　獲得這個類的所有構(gòu)造器；
　　
　　Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) 使用指定的參數(shù)類型來獲得構(gòu)造器（忽略訪問的級別）
　　
　　Constructor[] getDeclaredConstructors()　獲得這個類的所有的構(gòu)造器（忽略訪問的級別）
　　
　　上述的每一種方法都返回一或多個java.lang.reflect.Constructor的實例。Constructor類定義了一個需要一個對象數(shù)據(jù)做為唯一參數(shù)的newInstance方法，然后返回一個最近創(chuàng)建的原始類的實例。對象數(shù)組是在構(gòu)造器調(diào)用時所使用的參數(shù)值。例如，假設(shè)你有一個帶有一對String 類型做為參數(shù)的構(gòu)造器的TwoString類，代碼如下所示：
　　
　　public class TwoString {
　　
　　PRivate String m_s1, m_s2;
　　
　　public TwoString(String s1, String s2) {
　　
　　m_s1 = s1;
　　
　　m_s2 = s2;
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　下面的代碼顯示如何獲得TwoString類的構(gòu)造器，并使用字符串“a”和“b”來創(chuàng)建一個實例：
　　
　　Class[] types = new Class[] { String.class, String.class };
　　
　　Constructor cons = TwoString.class.getConstructor(types);
　　
　　Object[] args = new Object[] { "a", "b" };
　　
　　TwoString ts = cons.newInstance(args);
　　
　　上面的代碼忽略了幾種可能的被不同的反射方法拋出的異常檢查的類型。這些異常在Javadoc　API中有具體的描述，因此為簡便起見，我會在所有的代碼中忽略它們。
　　
　　在我涉及到構(gòu)造器這個主題時，Java語言也定義了一個非凡的沒有參數(shù)的（或默認）構(gòu)造器快捷方法，你能使用它來創(chuàng)建一個類的實例。這個快捷方法象下面的代碼這樣被嵌入到類的自定義中：
　　
　　Object newInstance() ?使用默認的構(gòu)造器創(chuàng)建新的實例。
　　
　　盡管這種方法只讓你使用一個非凡的構(gòu)造器，但是假如你需要的話，它是非常便利的快捷方式。這項技術(shù)在使用JavaBeans工作的時候尤其有用，因為JavaBeans需要定義一個公共的、沒有參數(shù)的構(gòu)造器。
　　
　　通過反射來查找屬性字段
　　
　　Class類反射調(diào)用訪問屬性字段信息與那些用于訪問構(gòu)造器的方法類似，在有數(shù)組類型的參數(shù)的使用屬性字段名來替代：使用方法如下所示：
　　
　　Field getField(String name)　--獲得由name指定的具有public級別的屬性字段
　　
　　Field getFields() ?獲得一個類的所有具有public級別的屬性字段
　　
　　Field getDeclaredField(String name) ?獲得由name指定的被類聲明的屬性字段
　　
　　Field getDeclaredFields() ?獲得由類定義的所有的屬性字段
　　
　　盡管與構(gòu)造器的調(diào)用很相似，但是在提到屬性字段的時候，有一個重要的差別：前兩個方法返回能過類來訪問的公共（public）屬性字段的信息（包括那些來自于超類的屬性字段），后兩個方法返回由類直接聲明的所有的屬性字段（忽略了屬性字段的訪問類型）。
　　
　　Java.lang.reflect.Field的實例通過調(diào)用定義好的getXXX和setXXX方法來返回所有的原始的數(shù)據(jù)類型，就像普通的與對象引用一起工作的get和set方法一樣。盡管getXXX方法會自動地處理數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換（例如使用getInt方法來獲取一個byte類型的值），但使用一個適當基于實際的屬性字段類型的方法是應(yīng)該優(yōu)先考慮的。
　　
　　下面的代碼顯示了如何使用屬性字段的反射方法，通過指定屬性字段名，找到一個對象的int類型的屬性字段，并給這個屬性字段值加1。
　　
　　public int incrementField(String name, Object obj) throws... {
　　
　　Field field = obj.getClass().getDeclaredField(name);
　　
　　int value = field.getInt(obj) + 1;
　　
　　field.setInt(obj, value);
　　
　　return value;
　　
　　}
　　
　　這個方法開始展現(xiàn)一些使用反射所可能帶來的靈活性，它優(yōu)于與一個特定的類一同工作，incrementField方法把要查找的類信息的對象傳遞給getClass方法，然后直接在那個類中查找命名的屬性字段。
　　
　　通過反射來查找方法
　　
　　Class反射調(diào)用訪問方法的信息與訪問構(gòu)造器和字段屬性的方法非常相似：
　　
　　Method getMethod(String name,Class[] params)　--使用指定的參數(shù)類型獲得由name參數(shù)指定的public類型的方法。
　　
　　Mehtod[] getMethods()?獲得一個類的所有的public類型的方法
　　
　　Mehtod getDeclaredMethod(String name, Class[] params)?使用指定的參數(shù)類型獲得由name參數(shù)所指定的由這個類聲明的方法。
　　
　　Method[] getDeclaredMethods() ?獲得這個類所聲明的所有的方法
　　
　　與屬性字段的調(diào)用一樣，前兩個方法返回通過這個類的實例可以訪問的public類型的方法?包括那些繼續(xù)于超類的方法。后兩個方法返回由這個類直接聲明的方法的信息，而不管方法的訪問類型。
　　
　　通過調(diào)用返回的Java.lang.reflect.Mehtod實例定義了一個invoke方法，你可以使用它來調(diào)用定義類的有關(guān)實例。這個invoke方法需要兩個參數(shù)，一個是提供這個方法的類的實例，一個是調(diào)用這個方法所需要的參數(shù)值的數(shù)組。
　　
　　下面給出了比屬性字段的例子更加深入的例子，它顯示了一個的方法反射的例子，這個方法使用get和set方法來給JavaBean定義的int類型的屬性做增量操作。例如，假如對象為一個整數(shù)類型count屬性定義了getCount和setCount方法，那么為了給這個屬性做增量運算，你就可以把“count”做為參數(shù)名傳遞給調(diào)用的這個方法中。示例代碼如下：
　　
　　public int incrementProperty(String name, Object obj) {
　　
　　String prop = Character.toUpperCase(name.charAt(0)) +
　　
　　name.substring(1);
　　
　　String mname = "get" + prop;
　　
　　Class[] types = new Class[] {};
　　
　　Method method = obj.getClass().getMethod(mname, types);
　　
　　Object result = method.invoke(obj, new Object[0]);
　　
　　int value = ((Integer)result).intValue() + 1;
　　
　　mname =

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