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类型信息(反射 及 RTTI)

热度:28   发布时间:2023-11-29 16:38:11.0

类型信息

1.java如何在运行时识别对象和类的信息

  • "传统的"RTTI run-time type identification ,假设我们在编译时已经知道了所有类型,在编译的时候打开和检查.class文件

  • 反射机制,允许在运行时发现和使用类的信息,在运行的时候打开和检查.class文件

运行时的类型信息使得你可以在程序运行时发现和使用类型信息

2.Class对象

Class对象这个特殊对象,包含了类有关的信息
每个类都有一个Class对象,保存在编译后的同名的 .class文件中

名词

类加载子系统

原生类加载器

所有的类都是对其第一次使用的时候,动态加载到JVM中,当程序创建第一个对类的静态成员引用时,就会加载这个类

构造器也是静态方法,new 在创建类的新对象的时候,也会被当做对类静态成员的引用

java程序运行时,不是将所有的类全部加载,而是需要的时候才进行加载

static初始化是在类加载的时候进行的

无论何时,只要想在运行时使用类型信息,就必须首先获得恰当的Class对象的引用

如何获得Class对象的引用?

  • Class.forName(“the class name”),不需要持有该类型的对象 就可以获得对象

  • T.class ,类字面常量 (注意,这个方法创建对Class对象的引用时,不会自动地初始化该Class对象)

  • Object.getClass(),拥有类型对象,直接使用方法获得

  • getSuperclass() ,拥有Class对象,直接查询基类

类的实际工作步骤

  • 加载,类加载器执行
  • 链接,验证类中字节码,静态域分配存储空间
  • 初始化,超类的初始化,执行静态初始化器和静态初始化块

初始化被延迟到对静态方法(构造器也是静态的)或者非常数静态域首次引用才执行

import java.util.Random;
/*** ClassInitialization* @@author thinking in java* @@version 1.1*/
class Initable{
    // 编译器常量static final int staticFinal=1;// 不是编译器常量static final int staticFinal2=ClassInitialization.rand.nextInt(1000);static{
    System.out.println("initializing Initable");}
}
class Initable2{
    static int staticNonFinal=2;static{
    System.out.println("initializing Initable2");}
}
class Initable3{
    static int staticNonFinal=3;static{
    System.out.println("initializing Initable3");}
}
public class ClassInitialization{
    public static Random rand=new Random(47);public static void main(String[] args) throws Exception{
    // 使用.class获得类的引用不会引发初始化Class initable=Initable.class;System.out.println("after creating initable ref");// static final 编译器常量,可以不对类进行初始化就可进行读取System.out.println(Initable.staticFinal);// 触发类的初始化System.out.println(Initable.staticFinal2);// static 或 final 在读取前必须进行链接(分配存储空间)和初始化(初始化存储空间)System.out.println(Initable2.staticNonFinal);// Class.forName() 立即进行初始化Class initable3=Class.forName("Initable3");System.out.println("after creating initable3 ref");System.out.println(Initable3.staticNonFinal);}
}
/*output: after creating initable ref 1 initializing Initable 258 initializing Initable2 2 initializing Initable3 after creating initable3 ref 3 *///:~

instanceof

返回一个布尔值,告诉我们对象是不是某个特定类型的实例

Class中还有一个方法

public boolean isInstance(Object obj);

反射

RTTI的限制,想知道某个对象的确切类型,有个限制,这个类型在编译时必须已知

获取某个不在程序空间的引用, Class.forName(“com.mysql.cj.DriverManger”);
或者从网络,磁盘的字节中获取一个代表类

Class类 和 java.lang.reflect类库 完整支持整个反射概念

  • Filed ,使用get ,set来 修改Field相关字段
  • Method , invoke()来实现方法调用
  • Constructor,构建新的对象

反射是用来支持其他创建动态代码会用到的特性(序列化、javaBean)

创建反射实例

// Class的newInstance()
Class<?> c=String.class;
Object str=c.newInstance();// Class的Constructor对象,可以指定构造器来实现
Class<?> c=String.class;
Constructor constructor=c.getConstructor(String.class);
Object obj=constructor.newInstance("456");

获取构造器信息
Class类的getConstructor方法得到Constructor类的一个实例
而Constructor类有一个newInstance方法可以创建一个对象实例

// 类的所有公有构造器
public Constructor[] getConstructors()// 类的所有构造器
public Constructor[] getDeclareConstructors()

获取方法
获取某个Class对象的方法集合

// 返回类的公有方法,包含继承的公有方法数组
public Method[] getMethods() throws SecurityException// 返回类的所有方法,不包括由超类继承的方法
public Method[] getDeclareMethods() throws SecurityException// 返回一个特定的方法public Method getMethod(String name,Class<?>...parameterTypes);

获取字段信息

// 返回一个字段域,记录了类和超类的公有域
public Filed[] getFields()// 记录类的全部域,以声明的成员变量,不能得到父类的成员变量
public Field[] getDeclareFields()

调用方法

// 函数原型
public Object invoke(Object obj,Object ...args)throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,InvocationTargetException// 一个测试用例
public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    Class<?> klass = methodClass.class;//创建methodClass的实例Object obj = klass.newInstance();//获取methodClass类的add方法Method method = klass.getMethod("add",int.class,int.class);//调用method对应的方法 => add(1,4)Object result = method.invoke(obj,1,4);System.out.println(result);}
}
class methodClass {
    public final int fuck = 3;public int add(int a,int b) {
    return a+b;}public int sub(int a,int b) {
    return a+b;}
}

反射的优缺点

如果一个功能不用反射完成,就不要用反射

优点:

  • 可拓展性,可以使用全限定名来创建可拓展实例对象,使用来自外部的自定类

  • 类浏览器和可视化开发工具,idea,escipse 中的显示类提示,就是反射的应用

  • 调试器和测试工具,

缺点:

  • 性能开销,动态类型解析,JVM无法对代码进行优化,反射的效率较低

  • 安全限制,必须在没有安全限制的环境中运行

  • 内部暴露,反射代码破坏了抽象性

参考:

深入解析Java反射(1) - 基础(sczyh30)
Thinking in java
Java核心技术(卷-)
技术面试必备-CyC2018