【反射 & 枚举 & Lambda表达式】反射，枚举，lambda的示例及优缺点
反射 & 枚举 & Lambda表达式
文章目录
- 反射 & 枚举 & Lambda表达式
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- 1. 反射
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- 1.1 反射的基本信息
- 1.2 反射相关的类
- 1.3 Class类中的相关方法
- 1.4 反射示例
- 1.5 反射的优缺点
- 2. 枚举
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- 2.1 枚举的定义
- 2.2 使用
- 2.3 常用方法
- 2.4 枚举的优缺点
- 3. Lambda表达式
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- 3.1 Lambda表达式的语法
- 3.2 函数式接口
- 3.3 Lambda表达式的基本使用
- 3.4 语法精简
- 3.5 变量捕获
- 3.6 Lambda在集合中的使用
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- 3.61 Collection接口
- 3.62 List接口
- 3.63 Map接口
- 3.7 Lambda表达式的优缺点
1. 反射
Java的反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，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，既然能拿到，那么我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。
1.1 反射的基本信息
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，例如Person p = new Student(); 这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息，通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于那些类
1.2 反射相关的类
| 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 |
1.3 Class类中的相关方法
常用获得类相关的方法
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| getClassLoader() | 获得类的加载器 |
| 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(包括私有的) |
| 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 |
常用获得类中属性相关的方法
| 方法 | 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 |
获得类中方法相关的方法
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| getMethod(String name,Class…parameterTypes) | 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…parameterTypes) | 获得该类某个方法 |
| getDeclareMethods() | 获得该类所有方法 |
1.4 反射示例
在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：在运行状态中，对于任意一个类，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，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。
获得Class对象的三种方式
- 使用Class.forName(“类的全路径名”);静态方法。前提：已明确类的全路径名
- 使用.class方法 。仅适合在编译前就已经明确要操作的Class
- 使用类对象的getClass()方法
示例：
package reflect;
class Student{
//私有属性name
private String name = "zhangsan";
//公有属性age
public int age = 18;
//不带参数的构造方法
public Student(){
System.out.println("Student()");
}
private Student(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("Student(String name)");
}
public void eat(){
System.out.println(" i am eat");
}
public void sleep(){
System.out.println("i am sleep");
}
public void function(String str){
System.out.println(str);
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
//通过getClass获取Class对象
Student s1 = new Student();
Class c1 = s1.getClass();
//直接通过类名.class得到，这个方法最为安全可靠，程序性能更高
//这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量class
Class c2 = Student.class;
//3、通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，
//但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
Class c3 = null;
try {
//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径
c3 = Class.forName("reflect.Student");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
//一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是true
System.out.println(c1.equals(c2));
System.out.println(c1.equals(c3));
System.out.println(c2.equals(c3));
}
}
反射的使用
接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解
package reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectClassDemo {
public static void reflectNewInstance(){
//创建对象
Class<?> c3 = null;
try {
c3 = Class.forName("reflect.Student");
Object o = c3.newInstance();
Student student = (Student) o;
System.out.println(student);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 反射私有的构造方法
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> c3 = Class.forName("reflect.Student");
Constructor<?> constructor = c3.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
//私有的属性或者方法需要设置
constructor.setAccessible(true);
Object stu = constructor.newInstance("xiaoqiang",15);
Student student = (Student) stu;
System.out.println(student);
}catch (Exception e){
}
}
// 反射私有属性
public static void reflectPrivateField(){
try {
Class<?> c3 = Class.forName("reflect.Student");
Field field = c3.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
Student student = (Student) c3.newInstance();
//设置student这个字段值为bit
field.set(student,"xxxxx");
String name = (String) field.get(student);
System.out.println("反射私有属性修改了name："+name);
}catch (Exception e){
}
}
// 反射私有方法
public static void reflectPrivateMethod() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("reflect.Student");
Method methodStudent = classStudent.getDeclaredMethod("function",String.class);
System.out.println("私有方法的方法名为："+methodStudent.getName());
//私有的一般都要加
methodStudent.setAccessible(true);
Object objectStudent = classStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
//反射调用方法使用invoke 代表调用student这个对象methodStudent表示的方法，并且传参
methodStudent.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectNewInstance();
System.out.println("===========");
reflectPrivateConstructor();
System.out.println("===========");
reflectPrivateField();
System.out.println("===========");
reflectPrivateMethod();
}
}
//执行结果
Student()
Student{name='zhangsan', age=18}
===========
Student(String name)
Student{name='xiaoqiang', age=15}
===========
Student()
反射私有属性修改了name：xxxxx
===========
私有方法的方法名为：function
Student()
我是给私有的function函数传的参数
1.5 反射的优缺点
优点：
- 对于任意一个类，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一个方法
- 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
- 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。
缺点：
反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂 。
2. 枚举
2.1 枚举的定义
主要用途是：将一组常量组织起来，在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方式：
public static int final RED = 1;
public static int final GREEN = 2;
public static int final BLACK = 3;
但是常量举例有不好的地方，例如：可能碰巧有个数字1，但是他有可能误会为是RED，现在我们可以直接用枚举来进行组织，这样一来，就拥有了类型，枚举类型。而不是普通的整形1
public enum TestEnum{
RED,BLACK,GREEN;
}
优点：将常量组织起来统一进行管理
场景：错误状态码，消息类型，颜色的划分，状态机等等…
本质：是 java.lang.Enum 的子类，也就是说，自己写的枚举类，就算没有显示的继承 Enum ，但是其默认继承了这个类。
2.2 使用
public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;
switch (testEnum2) {
case RED:
System.out.println("red");
break;
case BLACK:
System.out.println("black");
break;
case WHITE:
System.out.println("WHITE");
break;
case GREEN:
System.out.println("black");
break;
default:
break;
}
}
}
2.3 常用方法
| 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() | 将普通字符串转换为枚举实例 |
| compareTo() | 比较两个枚举成员在定义时的顺序 |
public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
TestEnum[] testEnum = TestEnum.values();//以数组形式返回枚举类型的所有成员
for (int i = 0; i < testEnum.length; i++) {
System.out.println(testEnum[i]+ " " + testEnum[i].ordinal());
//获取枚举成员的索引位置
}
System.out.println(TestEnum.valueOf("GREEN"));//将普通字符串转换为枚举实例
System.out.println(BLACK.compareTo(WHITE));//比较两个枚举成员在定义时的顺序
}
}
在Java当中枚举实际上就是一个类。所以我们在定义枚举的时候，还可以这样定义和使用枚举：
枚举的构造方法默认是私有的
public enum TestEnum {
RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
private String name;
private int ordinal;
//枚举的构造方法默认是私有的
private TestEnum (String name,int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}
public static TestEnum getEnumKey (int ordinal) {
for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
if(t.ordinal == ordinal) {
return t;
}
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getEnumKey(2));
}
}
注意：不能通过反射获取枚举类的实例！！
2.4 枚举的优缺点
优点：
- 枚举常量更简单安全 。
- 枚举具有内置方法 ，代码更优雅
缺点：
- 不可继承，无法扩展
3. Lambda表达式
lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda 表达式可以看作是一个匿名函数
3.1 Lambda表达式的语法
基本语法: (参数列表) ->方法体 或 (参数列表) ->{ 方法体; }
Lambda表达式由三部分组成：
- 参数列表：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明，也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
- ->：可理解为“被用于”的意思
- 方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。
// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)
3.2 函数式接口
要了解Lambda表达式,首先需要了解什么是函数式接口，函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法 。
注意：
- 如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
- 如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。
定义方式：
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
//注意：只能有一个方法
void test();
}
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
default void test2() {
System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
}
}
3.3 Lambda表达式的基本使用
//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
int test(int a,int b);
}
Lambda表达式本质是一个匿名函数，函数的方法是：返回值 方法名 参数列表 方法体。在，
Lambda表达式中我们只需要关心：参数列表 方法体。
具体使用见以下示例代码：
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
System.out.println("无参数无返回值");
};
noParameterNoReturn.test();
OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
System.out.println("无参数一个返回值："+ a);
};
oneParameterNoReturn.test(10);
MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
System.out.println("无返回值多个参数："+a+" "+b);
};
moreParameterNoReturn.test(20,30);
NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
System.out.println("有返回值无参数！");
return 40;
};
//接收函数的返回值
int ret = noParameterReturn.test();
System.out.println(ret);
OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
System.out.println("有返回值有参数！");
return a;
};
ret = oneParameterReturn.test(50);
System.out.println(ret);
MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
System.out.println("有返回值多个参数！");
return a+b;
};
ret = moreParameterReturn.test(60,70);
System.out.println(ret);
}
}
3.4 语法精简
- 参数类型可以省略，如果需要省略，每个参数的类型都要省略。
- 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略
- 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略
- 如果方法体中只有一条语句，其是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字。
public static void main(String[] args) {
MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a,b)->{
System.out.println("无返回值多个参数，省略参数类型："+a+" "+b);
};
moreParameterNoReturn.test(20,30);
OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a ->{
System.out.println("无参数一个返回值,小括号可以省略："+ a);
};
oneParameterNoReturn.test(10);
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->System.out.println("无参数无返回值，方法体中只有一行代码");
noParameterNoReturn.test();
//方法体中只有一条语句，且是return语句
NoParameterReturn noParameterReturn = ()-> 40;
int ret = noParameterReturn.test();
System.out.println(ret);
}
3.5 变量捕获
Lambda 表达式中存在变量捕获 ，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域 。Java当中的匿名类中，会存在变量捕获
匿名内部类的变量捕获
class Test {
public void func(){
System.out.println("func()");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 100;
new Test(){
@Override
public void func() {
System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
}
};
}
}
在上述代码当中的变量a就是，捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的 你要保证在使用之前，没有修改。
Lambda的变量捕获
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
}
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
// a = 99; error
System.out.println("捕获变量："+a);
};
noParameterNoReturn.test();
}
3.6 Lambda在集合中的使用
3.61 Collection接口
示例
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("hello");
list.add("lambda");
list.forEach(new Consumer<String>(){
@Override
public void accept(String str){
//简单遍历集合中的元素。
System.out.print(str+" ");
}
});
}
修改为lambda表达式：
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("hello");
list.add("lambda");
//表示调用一个，不带有参数的方法，其执行花括号内的语句，为原来的函数体内容。
list.forEach(s -> {
System.out.println(s);
});
}
//执行结果
Hello
World
hello
lambda
3.62 List接口
示例：
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("hello");
list.add("lambda");
list.sort(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String str1, String str2){
//注意这里比较长度
return str1.length()-str2.length();
}
});
System.out.println(list);
}
修改为lambda表达式：
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("hello");
list.add("lambda");
//调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值
list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());
System.out.println(list);
}
3.63 Map接口
示例：
public static void main(String[] args) {
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "hello");
map.put(2, "World");
map.put(3, "hello");
map.put(4, "lambda");
map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
@Override
public void accept(Integer k, String v){
System.out.println(k + "=" + v);
}
});
}
修改为lambda表达式：
public static void main(String[] args) {
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "hello");
map.put(2, "World");
map.put(3, "hello");
map.put(4, "lambda");
map.forEach((k,v)-> System.out.println(k + "=" + v));
}
3.7 Lambda表达式的优缺点
优点：
- 代码简洁，开发迅速
- 方便函数式编程
- 非常容易进行并行计算
- Java 引入 Lambda，改善了集合操作
缺点：
- 代码可读性变差
- 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高
- 不容易进行调试