目录

  1. 前言
  2. 传统的RTTI
  3. 反射
  4. 反射的实现方式
  5. 反射的性能
  6. 反射与设计模式

前言

并不是所有的Class都能在编译时明确,因此在某些情况下需要在运行时再发现和确定类型信息(比如:基于构建编程,),这就是RTTI(Runtime Type Information,运行时类型信息)。

在java中,有两种RTTI的方式,一种是传统的,即假设在编译时已经知道了所有的类型;还有一种,是利用反射机制,在运行时再尝试确定类型信息。

本文主要讲反射方式实现的RTTI,建议在阅读本文之前,先了解类的加载机制(参考我的博客:Java系列笔记(1) - Java 类加载与初始化)。

在本文中,将共同使用下面的玩具类Toy,该类中定义了公有、私有方法,变量,构造方法,父类、父接口等:

package myblog.rtti;

/**
* @project MyBlog
* @create 2013年6月28日 下午4:42:46
* @version 1.0.0
* @author 张广
*/
public interface IToy {
public String playToy(String player) throws Exception;
}
package myblog.rtti;

public class AbstractToy implements IToy {
@Override
public String playToy(String player) throws Exception {
System.out.println(player + " plays abstract toy");
return "";
}
}
package myblog.rtti;

public class Toy extends AbstractToy {

        private String name;

        public String color;

        protected int size;

        public static final int price = 10;

        static {
System.out.println("Loading");
} public Toy() {// 构造方法一定要声明为public类型,不然用getConstructors无法得到
System.out.println("Initialing");
setName("myToy");
color = "red";
size = 5;
} public Toy(String name, String color, int size) {
this.setName(name);
this.color = color;
this.size = size;
} public String getName() {
return name;
} public void setName(String name) {
this.name = name;
} @Override
public String playToy(String player) throws Exception {
String msg = buildMsg(player);
System.out.println(msg);
return msg;
} private String buildMsg(String player) {
String msg = player + " plays " + name;
return msg;
}
}

传统的RTTI

严格的说,反射也是一种形式的RTTI,不过,一般的文档资料中把RTTI和反射分开,因为一般的,大家认为RTTI指的是传统的RTTI,通过继承和多态来实现,在运行时通过调用超类的方法来实现具体的功能(超类会自动实例化为子类,或使用instance of)。

传统的RTTI有3种实现方式:

  • 向上转型或向下转型(upcasting and downcasting),在java中,向下转型(父类转成子类)需要强制类型转换
  • Class对象(用了Class对象,不代表就是反射,如果只是用Class对象cast成指定的类,那就还是传统的RTTI)
  • instanceof或isInstance()

传统的RTTI与反射最主要的区别,在于RTTI在编译期需要.class文件,而反射不需要。传统的RTTI使用转型或Instance形式实现,但都需要指定要转型的类型,比如:

public void rtti(Object obj){
Toy toy = Toy(obj);
// Toy toy = Class.forName("myblog.rtti.Toy")
// obj instanceof Toy
}

注意其中的obj虽然是被转型了,但在编译期,就需要知道要转成的类型Toy,也就是需要Toy的.class文件。

相对的,反射完全在运行时在通过Class类来确定类型,不需要提前加载Toy的.class文件。

反射

那到底什么是反射(Reflection)呢?反射有时候也被称为内省(Introspection),事实上,反射,就是一种内省的方式,Java不允许在运行时改变程序结构或类型变量的结构,但它允许在运行时去探知、加载、调用在编译期完全未知的class,可以在运行时加载该class,生成实例对象(instance object),调用method,或对field赋值。这种类似于“看透”了class的特性被称为反射(Reflection),我们可以将反射直接理解为:可以看到自己在水中的倒影,这种操作与直接操作源代码效果相同,但灵活性高得多。

关于Java的反射API,没必要去记忆,可以在任何JDK API中查询即可:

Class类:http://www.ostools.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/Class.html

reflect包:http://www.ostools.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/reflect/package-summary.html

反射的实现方式

package myblog.rtti;

import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier; /**
* @project MyBlog
* @create 2013年6月28日 下午3:00:33
* @version 1.0.0
* @author 张广
*/
public class ToyReflection {
public static void printInfo(String info, Object obj) {
if (obj.getClass().isArray()) {
System.out.println(info + ": ");
int length = Array.getLength(obj);
System.out.println("Array Size: " + length);
for (int i = 0; i < length; i++) {
System.out.print("Array[" + i + "]: " + Array.get(obj, i) + ", ");
}
if (length != 0)
System.out.println();
}
System.out.println(info + ": " + obj.toString());
} public static void main(String[] args) { try {
// 获得类对象
Class<?> c = Class.forName("myblog.rtti.Toy");
printInfo("获得类对象", c); // 获得超类
Class<?> superClass = c.getSuperclass();
printInfo("获得超类", superClass); // 获得所有父接口
Class<?>[] interfaces = c.getInterfaces();
printInfo("获得所有父接口", interfaces); // 实例化
Toy toy = (Toy) c.newInstance();
printInfo("实例化", toy); // 获得访问属性为public的构造方法
Constructor<?>[] constructors = c.getConstructors();
printInfo("获得构造方法", constructors); // 获得指定参数的构造方法
Constructor<?> constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class, String.class, int.class);
printInfo("获得指定构造方法", constructor); // 获得方法,getMethod只能获得public方法,包括父类和接口继承的方法
Method method = c.getMethod("playToy", String.class);
printInfo("获得公有方法", method); // 调用方法
method.invoke(toy, "张三"); // 获得修饰符,包括private/public/protect,static
String modifier = Modifier.toString(method.getModifiers());
printInfo("获得修饰符", modifier); // 获得参数类型
Class<?>[] paramTypes = method.getParameterTypes();
printInfo("获得参数类型", paramTypes); // 获得返回值类型
Class<?> returnType = method.getReturnType();
printInfo("获得返回值类型", returnType); // 获得异常类型
Class<?>[] excepTypes = method.getExceptionTypes();
printInfo("获得异常类型", excepTypes); // 调用私有方法,getDeclaredMethod获得类自身的方法,包括public,protect,private方法
Method method2 = c.getDeclaredMethod("buildMsg", String.class);
method2.setAccessible(true);
String result = (String) method2.invoke(toy, "李四");
printInfo("获得私有方法", result); // 获得全部属性
Field[] fields = c.getFields();
printInfo("获得全部属性", fields); // 获得类自身定义的指定属性
Field field = c.getDeclaredField("name");
printInfo("获得自身属性", field); // 获得类及其父类,父接口定义的public属性
Field field2 = c.getField("color");
printInfo("获得公有属性", field2); // 获得权限修饰符,包括private/public/protect,static,final
String fieldModifier = Modifier.toString(field.getModifiers());
printInfo("获得权限修饰符", fieldModifier); // 操作数组
int[] exampleArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
// 获得数组类型
Class<?> componentType = exampleArray.getClass().getComponentType();
printInfo("数组类型", componentType.getName());
// 获得长度
printInfo("数组长度", Array.getLength(exampleArray));
// 获得指定元素
printInfo("获得数组元素", Array.get(exampleArray, 2));
// 修改指定元素
Array.set(exampleArray, 2, 6);
printInfo("修改数组元素", exampleArray); // 获得当前的类加载器
printInfo("获得当前类加载器", toy.getClass().getClassLoader().getClass().getName());
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
} }
}

通过上面的代码,可以清晰的理解如何“在水中看到自己”,不过需要注意的有几点:

1,在java的反射机制中,getDeclaredMethod得到的是全部方法,getMethod得到的是公有方法;

2,反射机制的setAccessible可能会破坏封装性,可以任意访问私有方法和私有变量;

3,setAccessible并不是将private改为public,事实上,public方法的accessible属性也是false的,setAccessible只是取消了安全访问控制检查,所以通过设置setAccessible,可以跳过访问控制检查,执行的效率也比较高。参考:http://blog.csdn.net/devilkin64/article/details/7766792

反射的性能

反射机制给予Java开发很大的灵活性,但反射机制本身也有缺点,代表性的缺陷就是反射的性能,一般来说,通过反射调用方法的效率比直接调用的效率要至少慢一倍以上。

关于性能的问题,可以参考这篇博客http://blog.csdn.net/l_serein/article/details/6219897

反射与设计模式

反射的一个很重要的作用,就是在设计模式中的应用,包括在工厂模式和代理模式中的应用。关于这一方面,我会在后续的文章中介绍,有兴趣的朋友也先可以参考这篇文章http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/09/02/2163758.html中关于动态代理模式实现方法的文章。

参考资料

JAVA编程思想,第14章

Java-RTTI与反射机制--详细:http://blog.csdn.net/dahaizisheng/article/details/1762327

Java反射详解:http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/09/02/2163758.html

RTTI和反射机制:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ea2d6840100v9bu.html

Java中的RTTI和反射机制:http://blog.csdn.net/a81895898/article/details/8457623

Java反射性能测试:http://blog.csdn.net/l_serein/article/details/6219897

Java系列笔记(2) - Java RTTI和反射机制的更多相关文章

  1. 【转载】Java系列笔记(1) - Java 类加载与初始化

    Java系列笔记(1) - Java 类加载与初始化 原文地址:http://www.cnblogs.com/zhguang/p/3154584.html 目录 类加载器 动态加载 链接 初始化 示例 ...

  2. 【转载】Java系列笔记(3) - Java 内存区域和GC机制

    Java系列笔记(3) - Java 内存区域和GC机制 转载:原文地址http://www.cnblogs.com/zhguang/p/3257367.html 目录 Java垃圾回收概况 Java ...

  3. Java系列笔记(1) - Java 类加载与初始化

    目录 类加载器 动态加载 链接 初始化 示例 类加载器 在了解Java的机制之前,需要先了解类在JVM(Java虚拟机)中是如何加载的,这对后面理解java其它机制将有重要作用. 每个类编译后产生一个 ...

  4. Java系列笔记(3) - Java 内存区域和GC机制

    目录 Java垃圾回收概况 Java内存区域 Java对象的访问方式 Java内存分配机制 Java GC机制 垃圾收集器 Java垃圾回收概况 Java GC(Garbage Collection, ...

  5. Java系列笔记(0) - 目录和概述

    笔者在开发过程中发现自己基础太薄弱,读书时除了系统学习了一下Java的基础语法和用法.一点简单的数据结构和设计模式之外,再无深入系统的学习,而工作中的学习也是东晃一枪西晃一枪,不够扎实和系统.想到一个 ...

  6. Java系列笔记(4) - JVM监控与调优

    目录 参数设置收集器搭配启动内存分配监控工具和方法调优方法调优实例     光说不练假把式,学习Java GC机制的目的是为了实用,也就是为了在JVM出现问题时分析原因并解决之.通过学习,我觉得JVM ...

  7. Java系列笔记(5) - 线程

    我想关注这个系列博客的粉丝们都应该已经发现了,我一定是个懒虫,在这里向大家道歉了.这个系列的博客是在我工作之余写的,经常几天才写一小节,不过本着宁缺毋滥的精神,所有写的东西都是比较精炼的.这篇文章是本 ...

  8. Java系列笔记(4) - JVM监控与调优【转】

    Java系列笔记(4) - JVM监控与调优[转]   目录 参数设置收集器搭配启动内存分配监控工具和方法调优方法调优实例     光说不练假把式,学习Java GC机制的目的是为了实用,也就是为了在 ...

  9. Java系列笔记(6) - 并发(上)

    目录 1,基本概念 2,volatile 3,atom 4,ThreadLocal 5,CountDownLatch和CyclicBarrier 6,信号量 7,Condition 8,Exchang ...

随机推荐

  1. Asp.net Core 通过 Ef Core 访问、管理Mysql

    本文地址:http://www.cnblogs.com/likeli/p/5910524.html 环境 dotnet Core版本:1.0.0-preview2-003131 本文分为Window环 ...

  2. Unity3D 学习笔记

    不是什么技术文章,纯粹是我个人学习是遇到一些觉得需要注意的要点,当成笔记. 1.关于调试,在Android下无法断点,Debug也无法查看,查看日志方法可以启动adb的log功能,或者自己写个GUI控 ...

  3. PhoneGap 和 PhoneGap Build 是什么?

    PhoneGap是目前唯一支持7种平台的开源移动开发框架,支持的平台包括iOS.Android.BlackBerry OS.Palm WebOS.Windows Phone 7.Symbian和Bad ...

  4. poj 3744 Scout YYF I (可能性DP+矩阵高速功率)

    Time Limit: 1000MS   Memory Limit: 65536K Total Submissions: 5062   Accepted: 1370 Description YYF i ...

  5. 批处理(Batch)---批处理脚本。

    批处理(Batch),也称为批处理脚本.顾名思义,批处理就是对某对象进行批量的处理,通常被认为是一种简化的脚本语言,它应用于DOS和Windows系统中.批处理文件的扩展名为bat .目前比较常见的批 ...

  6. Windows环境下IOS APP打包上传AppStore详细流程

    我们知道在上架苹果应用过程中,申请发布证书需要用到钥匙串,上传ipa需要用到xcode或Application loader提交构建版本,这都需要Mac苹果机. 本文介绍如何在Windows环境下申请 ...

  7. ZooKeeper系列(6):ZooKeeper的伸缩性和Observer角色

    ZooKeeper系列文章:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7576137.html#zk 1.ZooKeeper中的角色 在比较老的ZooKeeper版本 ...

  8. JavaScript之原型|typeof|instanceof

    //var 变量X --> 对象 --> 构造器 --> 原型对象 function Person(){}; var stu = new Person(); //var stu = ...

  9. python的内置模块re模块方法详解以及使用

    正则表达式 一.普通字符 .     通配符一个.只匹配一个字符 匹配任意除换行符"\n"外的字符(在DOTALL模式中也能匹配换行符 >>> import re ...

  10. Linux服务器部署系列之八—Sendmail篇

    Sendmail是目前Linux系统下面用得最广的邮件系统之一,虽然它存在一些不足,不过,目前还是有不少公司在使用它.对它的学习,也能让我们更深的了解邮件系统的运作.下面我们就来看看sendmail邮 ...