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Java基础教程

第十六章：Java之反射和枚举

快乐江湖
快乐江湖
2023-04-21 / 0 评论 / 0 点赞 / 17 阅读 / 24503 字

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专栏目录首页：【专栏必读】Java基础教程和数据结构内容导航和学习说明

一：反射

（1）反射的定义

Java反射(reflection)：反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类，我们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方法和属性。这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称之为Java的反射机制

  • 在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法
  • 反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型和编译时类型，利用反射就能判断出该对象和类属于哪些类

  • 例如Person p = new Student()中，p在编译时类型为Person而运行时类型为Student

（2）反射相关类及方法

A：类

类名用途
Class类代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类代表类的成员变量/类的属性
Method类代表类的方法
Constructor类代表类的构造方法

B：方法

①：Class类中的相关方法

类名用途
getClassLoader()获得类加载器
getDeclaredClasses()返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象（包括私有）
forName(String className)根据类名返回类的对象
newInstance()创建类的实例
getName()获得类的完整路径名字

②：Field类中的相关方法

类名用途
getField(String name)获得某个公有的属性对象
getFields()获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)获得某个属性对象
getDeclaredFields()获得所有属性对象

③：获得类中注解相关方法

类名用途
getAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()返回该类所有的公有注解对象
getDeclareAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()返回该类所有的注解对象

④：获得类中构造器相关方法

类名用途
getConstructor(Class...<?> parameter Types)获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameter Types)获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()获得该类所有构造方法

⑤：获得类中方法的相关方法

类名用途
getMethod(String name, Class...<?> parameter Types)获得该类某个公有的方法
getMethods()获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameter Types)获得该类某个方法
getDeclaredMethods()获得该类所有方法

（3）反射使用

以如下Student类为例

class Student{
    private String name = "zhangsan";
    public int age = 19;
    public Student(){
        System.out.println("调用无参构造方法");
    }

    private Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("调用含参构造方法（私有）");
    }
    private void eat(){
        System.out.println("调用私有eat方法");
    }
    private void sleep(){
        System.out.println("调用私有sleep方法");
    }
    private void function(String str){
        System.out.println(str);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

A：获取Class对象

获取Class对象：使用反射之前首先需要拿到当前待反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射目的。主要有以下三种方法

  • 第一种：使用Class.forName("类的全路径名")
  • 第二种（推荐）：使用.class方法
  • 第三种（较多使用）：使用类对象的getClass()方法

如下

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //第一种：通过Class对象的forName静态方法获取，但可能抛出ClassNotFoundException异常，需要进行捕获
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("Student");
        }catch(ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
        //第二种：通过类名.class方式获取
        Class<?> c2 = Student.class;

        //第三种：通过getClass获取
        Student student = new Student();
        Class<?> c3 = student.getClass();
    }
}

B：反射使用示例

反射使用示例如下，开始学习时可能会感觉语法繁琐，但是熟悉之后还是感觉比较容易的。从下面的例子中，大家可以体会到反射的作用非常强大

public class TestDemo {
    //创建类的实例
    public void reflectNewInstance() {
        try {
            Class<?> c = Class.forName("Student");
            Student student = (Student) c.newInstance();
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException((e));
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    //反射私有构造方法
    public void reflectPrivateConstructor() {
        try {
            Class<?> c = Class.forName("Student");
            //拿到带有两个参数的私有构造方法
            Constructor<?> constructor = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            //只有设置为true后下一步才可以生效
            constructor.setAccessible(true);
            //使用该构造方法构造对象
            Student student = (Student) constructor.newInstance("李四", 18);
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    //反射私有属性
    public void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> c = Class.forName("Student");
            Student student = (Student) c.newInstance();

            //获取私有属性name
            Field field = c.getDeclaredField("name");
            //只有设置为true后下一步才可以生效
            field.setAccessible(true);
            //修改该属性
            field.set(student, "王麻子");
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    //反射私有方法
    public void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> c = Class.forName("Student");
            Student student = (Student) c.newInstance();

            //获取私有方法function
            Method method = c.getDeclaredMethod("function", String.class);
            //只有设置为true后下一步才可以生效
            method.setAccessible(true);
            //传参给该私有方法
            method.invoke(student, "通过反射给该方法传参");
            System.out.println(student);

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestDemo testDemo = new TestDemo();
        testDemo.reflectNewInstance(); // 利用反射创建对象
        System.out.println("----------------------------------");
        testDemo.reflectPrivateConstructor(); //利用反射调用私有构造方法并创建对象
        System.out.println("----------------------------------");
        testDemo.reflectPrivateField(); //利用反射获取私有属性并修改
        System.out.println("----------------------------------");
        testDemo.reflectPrivateMethod();  //利用反射调用私有方法并传参
        System.out.println("----------------------------------");
    }
}

（4）反射优缺点

优点：

  • 对于任意一个类都能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
  • 提高灵活性、增强扩展能力、降低耦合性、提高自适应能力
  • 可以应用在很多流行框架中

缺点：

  • 反射可能会导致效率降低
  • 反射会使维护变得困难，使代码复杂

二：枚举

（1）枚举基本概念

枚举：Java枚举是一个特殊的类，一般表示一组常量，使用关键字enum来定义，常量间使用逗号分隔

  • 注意：自定义的枚举类默认继承java.lang.Enum
public enum Color {
    RED, BLACK, GREEN;
}

（2）枚举使用

A：在switch语句中

public enum Color {
    RED, BLACK, GREEN, WHITE;
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Color color = Color.BLACK;
        switch(color){
            case RED:
                System.out.println("红色");
                break;
            case BLACK:
                System.out.println("黑色");
                break;
            case GREEN:
                System.out.println("绿色");
                break;
            case WHITE:
                System.out.println("白色");
                break;
            default:
                System.out.println("未知颜色");
                break;
        }
    }
}

B：常用方法

Enum类常用方法如下表

方法名称描述
values()以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()获取枚举成员的索引位置
valueOf()将普通字符串转化为枚举实例
compareTo()比较两个枚举成员在定义时的顺序

如下例

public enum Color {
    RED, BLACK, GREEN, WHITE;
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //以数组形式返回枚举类型的所有成员，然后遍历输出枚举成员和其序号
        Color[] enums = Color.values();
        for(int i = 0; i < enums.length; i++){
            System.out.println(enums[i] + "序号" + enums[i].ordinal());
        }
        //通过返回枚举实例
        System.out.println("======================================");
        Color green = Color.valueOf("GREEN");
        System.out.println(green);

        //比较枚举成员顺序大小（序号大小）
        System.out.println("======================================");
        Color red = Color.valueOf("RED");
        Color black = Color.valueOf("BLACK");
        System.out.println(red.compareTo(black) < 0 ? "RED<BLACK" : "RED>BLACK");
    }
}

C：关于构造方法

  • 需要注意，枚举构造方法默认为private
public enum Color {
    RED("red", 7),
    BLACK("black",3),
    GREEN("green", 11),
    WHITE("white", 0);

    public final String color;
    public final int ordinal;

    Color(String color, int ordinal) {
        this.color = color;
        this.ordinal = ordinal;
    }
}
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Java 反射
版权归属： 快乐江湖
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