大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
要想理解反射的原理,首先要了解什么是类型信息。Java让我们在运行时识别对象和类的信息,主要有2种方式:一种是传统的RTTI,它假定我们在编译时已经知道了所有的类型信息;另一种是反射机制,它允许我们在运行时发现和使用类的信息。
1、Class对象
理解RTTI在Java中的工作原理,首先需要知道类型信息在运行时是如何表示的,这是由Class对象来完成的,它包含了与类有关的信息。Class对象就是用来创建所有“常规”对象的,Java使用Class对象来执行RTTI,即使你正在执行的是类似类型转换这样的操作。
每个类都会产生一个对应的Class对象,也就是保存在.class文件。所有类都是在对其第一次使用时,动态加载到JVM的,当程序创建一个对类的静态成员的引用时,就会加载这个类。Class对象仅在需要的时候才会加载,static初始化是在类加载时进行的。
public class TestMain { public static void main(String[] args) { System.out.println(XYZ.name); } } class XYZ { public static String name = "luoxn28"; static { System.out.println("xyz静态块"); } public XYZ() { System.out.println("xyz构造了"); } }
输出结果为:
类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已被加载过,如果尚未加载,默认的类加载器就会根据类名查找对应的.class文件。
想在运行时使用类型信息,必须获取对象(比如类Base对象)的Class对象的引用,使用功能Class.forName(“Base”)可以实现该目的,或者使用base.class。注意,有一点很有趣,使用功能”.class”来创建Class对象的引用时,不会自动初始化该Class对象,使用forName()会自动初始化该Class对象。为了使用类而做的准备工作一般有以下3个步骤:
- 加载:由类加载器完成,找到对应的字节码,创建一个Class对象
- 链接:验证类中的字节码,为静态域分配空间
- 初始化:如果该类有超类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态初始化块
public class Base { static int num = 1; static { System.out.println("Base " + num); } } public class Main { public static void main(String[] args) { // 不会初始化静态块 Class clazz1 = Base.class; System.out.println("------"); // 会初始化 Class clazz2 = Class.forName("zzz.Base"); } }
2、类型转换前先做检查
编译器将检查类型向下转型是否合法,如果不合法将抛出异常。向下转换类型前,可以使用instanceof判断。
class Base { } class Derived extends Base { } public class Main { public static void main(String[] args) { Base base = new Derived(); if (base instanceof Derived) { // 这里可以向下转换了 System.out.println("ok"); } else { System.out.println("not ok"); } } }
3、反射:运行时类信息
如果不知道某个对象的确切类型,RTTI可以告诉你,但是有一个前提:这个类型在编译时必须已知,这样才能使用RTTI来识别它。Class类与java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持,该类库包含Field、Method和Constructor类,这些类的对象由JVM在启动时创建,用以表示未知类里对应的成员。这样的话就可以使用Contructor创建新的对象,用get()和set()方法获取和修改类中与Field对象关联的字段,用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。另外,还可以调用getFields()、getMethods()和getConstructors()等许多便利的方法,以返回表示字段、方法、以及构造器对象的数组,这样,对象信息可以在运行时被完全确定下来,而在编译时不需要知道关于类的任何事情。
反射机制并没有什么神奇之处,当通过反射与一个未知类型的对象打交道时,JVM只是简单地检查这个对象,看它属于哪个特定的类。因此,那个类的.class
对于JVM来说必须是可获取的,要么在本地机器上,要么从网络获取。所以对于RTTI和反射之间的真正区别只在于:
- RTTI,编译器在编译时打开和检查.class文件
- 反射,运行时打开和检查.class文件
public class Person implements Serializable { private String name; private int age; // get/set方法 } public static void main(String[] args) { Person person = new Person("luoxn28", 23); Class clazz = person.getClass(); Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { String key = field.getName(); PropertyDescriptor descriptor = new PropertyDescriptor(key, clazz); Method method = descriptor.getReadMethod(); Object value = method.invoke(person); System.out.println(key + ":" + value); } }
以上通过getReadMethod()方法调用类的get函数,可以通过getWriteMethod()方法来调用类的set方法。通常来说,我们不需要使用反射工具,但是它们在创建动态代码会更有用,反射在Java中用来支持其他特性的,例如对象的序列化和JavaBean等。
4、动态代理
代理模式是为了提供额外或不同的操作,而插入的用来替代”实际”对象的对象,这些操作涉及到与”实际”对象的通信,因此代理通常充当中间人角色。Java的动态代理比代理的思想更前进了一步,它可以动态地创建并代理并动态地处理对所代理方法的调用。在动态代理上所做的所有调用都会被重定向到单一的调用处理器上,它的工作是揭示调用的类型并确定相应的策略。以下是一个动态代理示例:
接口和实现类:
public interface Interface { void doSomething(); void somethingElse(String arg); } public class RealObject implements Interface { public void doSomething() { System.out.println("doSomething."); } public void somethingElse(String arg) { System.out.println("somethingElse " + arg); } }
动态代理对象处理器:
public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler { private Object proxyed; public DynamicProxyHandler(Object proxyed) { this.proxyed = proxyed; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { System.out.println("代理工作了."); return method.invoke(proxyed, args); } }
测试类:
public class Main { public static void main(String[] args) { RealObject real = new RealObject(); Interface proxy = (Interface) Proxy.newProxyInstance( Interface.class.getClassLoader(), new Class[] {Interface.class}, new DynamicProxyHandler(real)); proxy.doSomething(); proxy.somethingElse("luoxn28"); } }
输出结果如下:
通过调用Proxy静态方法Proxy.newProxyInstance()可以创建动态代理,这个方法需要得到一个类加载器,一个你希望该代理实现的接口列表(不是类或抽象类),以及InvocationHandler的一个实现类。动态代理可以将所有调用重定向到调用处理器,因此通常会调用处理器的构造器传递一个”实际”对象的引用,从而将调用处理器在执行中介任务时,将请求转发。
参考:
1、《Java编程思想-第4版》类型信息章节
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/154479.html原文链接:https://javaforall.cn
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