Java--反射

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反射

什么是反射?

Class类

动态加载

小结

访问字段 

获取字段值

设置字段值

练习

小结

调用方法 

调用方法

调用静态方法

调用非public方法

多态

练习

小结

调用构造方法

小结

获取继承关系

获取父类的Class

获取interface

继承关系

小结

动态代理

小结


反射

什么是反射?

反射就是Reflection,Java的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象的所有信息。

正常情况下,如果我们要调用一个对象的方法,或者访问一个对象的字段,通常会传入对象实例:

// Main.java
import com.itranswarp.learnjava.Person;

public class Main {
    String getFullName(Person p) {
        return p.getFirstName() + " " + p.getLastName();
    }
}

 但是,如果不能获得Person类,只有一个Object实例,比如这样:

String getFullName(Object obj) {
    return ???
}

怎么办?有童鞋会说:强制转型啊!

String getFullName(Object obj) {
    Person p = (Person) obj;
    return p.getFirstName() + " " + p.getLastName();
}

强制转型的时候,你会发现一个问题:编译上面的代码,仍然需要引用Person类。不然,去掉import语句,你看能不能编译通过?

所以,反射是为了解决在运行期,对某个实例一无所知的情况下,如何调用其方法。

Class类

除了int等基本类型外,Java的其他类型全部都是class(包括interface)。例如:

  • String
  • Object
  • Runnable
  • Exception
  • ...

仔细思考,我们可以得出结论:class(包括interface)的本质是数据类型(Type)。无继承关系的数据类型无法赋值:

Number n = new Double(123.456); // OK
String s = new Double(123.456); // compile error!

class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时,将其加载进内存。

每加载一种class,JVM就为其创建一个Class类型的实例,并关联起来。注意:这里的Class类型是一个名叫Classclass。它长这样:

public final class Class {
    private Class() {}
}

String类为例,当JVM加载String类时,它首先读取String.class文件到内存,然后,为String类创建一个Class实例并关联起来:

Class cls = new Class(String);

这个Class实例是JVM内部创建的,如果我们查看JDK源码,可以发现Class类的构造方法是private,只有JVM能创建Class实例,我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。

所以,JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型(classinterface):

Java--反射_第1张图片

一个Class实例包含了该class的所有完整信息:

Java--反射_第2张图片

由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例,并在实例中保存了该class的所有信息,包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等,因此,如果获取了某个Class实例,我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。

这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射(Reflection)。

如何获取一个classClass实例?有三个方法:

方法一:直接通过一个class的静态变量class获取:

Class cls = String.class;

方法二:如果我们有一个实例变量,可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取:

String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();

方法三:如果知道一个class的完整类名,可以通过静态方法Class.forName()获取:

Class cls = Class.forName("java.lang.String");

因为Class实例在JVM中是唯一的,所以,上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例:

Class cls1 = String.class;

String s = "Hello";
Class cls2 = s.getClass();

boolean sameClass = cls1 == cls2; // true

注意一下Class实例比较和instanceof的差别:

Integer n = new Integer(123);

boolean b1 = n instanceof Integer; // true,因为n是Integer类型
boolean b2 = n instanceof Number; // true,因为n是Number类型的子类

boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true,因为n.getClass()返回Integer.class
boolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false,因为Integer.class!=Number.class

instanceof不但匹配指定类型,还匹配指定类型的子类。而用==判断class实例可以精确地判断数据类型,但不能作子类型比较。

通常情况下,我们应该用instanceof判断数据类型,因为面向抽象编程的时候,我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class的时候,我们才使用==判断class实例。

因为反射的目的是为了获得某个实例的信息。因此,当我们拿到某个Object实例时,我们可以通过反射获取该Objectclass信息:

void printObjectInfo(Object obj) {
    Class cls = obj.getClass();
}

要从Class实例获取获取的基本信息,参考下面的代码:

// reflection
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        printClassInfo("".getClass());
        printClassInfo(Runnable.class);
        printClassInfo(java.time.Month.class);
        printClassInfo(String[].class);
        printClassInfo(int.class);
    }

    static void printClassInfo(Class cls) {
        System.out.println("Class name: " + cls.getName());
        System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
        if (cls.getPackage() != null) {
            System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
        }
        System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
        System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
        System.out.println("is array: " + cls.isArray());
        System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
    }
}

注意到数组(例如String[])也是一种类,而且不同于String.class,它的类名是[Ljava.lang.String;。此外,JVM为每一种基本类型如int也创建了Class实例,通过int.class访问。

如果获取到了一个Class实例,我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例:

// 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance();

上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例,它的局限是:只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法,或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。

动态加载

JVM在执行Java程序的时候,并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存,而是第一次需要用到class时才加载。例如:

// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length > 0) {
            create(args[0]);
        }
    }

    static void create(String name) {
        Person p = new Person(name);
    }
}

当执行Main.java时,由于用到了Main,因此,JVM首先会把Main.class加载到内存。然而,并不会加载Person.class,除非程序执行到create()方法,JVM发现需要加载Person类时,才会首次加载Person.class。如果没有执行create()方法,那么Person.class根本就不会被加载。

这就是JVM动态加载class的特性。

动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性,我们才能在运行期根据条件加载不同的实现类。例如,Commons Logging总是优先使用Log4j,只有当Log4j不存在时,才使用JDK的logging。利用JVM动态加载特性,大致的实现代码如下:

// Commons Logging优先使用Log4j:
LogFactory factory = null;
if (isClassPresent("org.apache.logging.log4j.Logger")) {
    factory = createLog4j();
} else {
    factory = createJdkLog();
}

boolean isClassPresent(String name) {
    try {
        Class.forName(name);
        return true;
    } catch (Exception e) {
        return false;
    }
}

这就是为什么我们只需要把Log4j的jar包放到classpath中,Commons Logging就会自动使用Log4j的原因。

小结

1.JVM为每个加载的classinterface创建了对应的Class实例来保存classinterface的所有信息;

2.获取一个class对应的Class实例后,就可以获取该class的所有信息;

3.通过Class实例获取class信息的方法称为反射(Reflection);

4.JVM总是动态加载class,可以在运行期根据条件来控制加载class。

访问字段 

对任意的一个Object实例,只要我们获取了它的Class,就可以获取它的一切信息。

我们先看看如何通过Class实例获取字段信息。Class类提供了以下几个方法来获取字段:

  • Field getField(name):根据字段名获取某个public的field(包括父类)
  • Field getDeclaredField(name):根据字段名获取当前类的某个field(不包括父类)
  • Field[] getFields():获取所有public的field(包括父类)
  • Field[] getDeclaredFields():获取当前类的所有field(不包括父类)

我们来看一下示例代码:

// reflection
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class stdClass = Student.class;
        // 获取public字段"score":
        System.out.println(stdClass.getField("score"));
        // 获取继承的public字段"name":
        System.out.println(stdClass.getField("name"));
        // 获取private字段"grade":
        System.out.println(stdClass.getDeclaredField("grade"));
    }
}

class Student extends Person {
    public int score;
    private int grade;
}

class Person {
    public String name;
}

上述代码首先获取StudentClass实例,然后,分别获取public字段、继承的public字段以及private字段,打印出的Field类似:

public int Student.score
public java.lang.String Person.name
private int Student.grade

一个Field对象包含了一个字段的所有信息:

  • getName():返回字段名称,例如,"name"
  • getType():返回字段类型,也是一个Class实例,例如,String.class
  • getModifiers():返回字段的修饰符,它是一个int,不同的bit表示不同的含义。

String类的value字段为例,它的定义是:

public final class String {
    private final byte[] value;
}

我们用反射获取该字段的信息,代码如下:

Field f = String.class.getDeclaredField("value");
f.getName(); // "value"
f.getType(); // class [B 表示byte[]类型
int m = f.getModifiers();
Modifier.isFinal(m); // true
Modifier.isPublic(m); // false
Modifier.isProtected(m); // false
Modifier.isPrivate(m); // true
Modifier.isStatic(m); // false

获取字段值

利用反射拿到字段的一个Field实例只是第一步,我们还可以拿到一个实例对应的该字段的值。

例如,对于一个Person实例,我们可以先拿到name字段对应的Field,再获取这个实例的name字段的值:

// reflection
import java.lang.reflect.Field;
public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object p = new Person("Xiao Ming");
        Class c = p.getClass();
        Field f = c.getDeclaredField("name");
        Object value = f.get(p);
        System.out.println(value); // "Xiao Ming"
    }
}

class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
}

上述代码先获取Class实例,再获取Field实例,然后,用Field.get(Object)获取指定实例的指定字段的值。

运行代码,如果不出意外,会得到一个IllegalAccessException,这是因为name被定义为一个private字段,正常情况下,Main类无法访问Person类的private字段。要修复错误,可以将private改为public,或者,在调用Object value = f.get(p);前,先写一句:

f.setAccessible(true);

调用Field.setAccessible(true)的意思是,别管这个字段是不是public,一律允许访问。

可以试着加上上述语句,再运行代码,就可以打印出private字段的值。

有童鞋会问:如果使用反射可以获取private字段的值,那么类的封装还有什么意义?

答案是正常情况下,我们总是通过p.name来访问Personname字段,编译器会根据publicprotectedprivate决定是否允许访问字段,这样就达到了数据封装的目的。

而反射是一种非常规的用法,使用反射,首先代码非常繁琐,其次,它更多地是给工具或者底层框架来使用,目的是在不知道目标实例任何信息的情况下,获取特定字段的值。

此外,setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager,那么它会根据规则进行检查,有可能阻止setAccessible(true)。例如,某个SecurityManager可能不允许对javajavax开头的package的类调用setAccessible(true),这样可以保证JVM核心库的安全。

设置字段值

通过Field实例既然可以获取到指定实例的字段值,自然也可以设置字段的值。

设置字段值是通过Field.set(Object, Object)实现的,其中第一个Object参数是指定的实例,第二个Object参数是待修改的值。示例代码如下:

// reflection
import java.lang.reflect.Field;
public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person("Xiao Ming");
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Ming"
        Class c = p.getClass();
        Field f = c.getDeclaredField("name");
        f.setAccessible(true);
        f.set(p, "Xiao Hong");
        System.out.println(p.getName()); // "Xiao Hong"
    }
}

class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

运行上述代码,打印的name字段从Xiao Ming变成了Xiao Hong,说明通过反射可以直接修改字段的值。

同样的,修改非public字段,需要首先调用setAccessible(true)

练习

利用反射给字段赋值:从正在上传…重新上传取消下载练习:reflect-field (推荐使用IDE练习插件快速下载)

小结

1.Java的反射API提供的Field类封装了字段的所有信息:

2.通过Class实例的方法可以获取Field实例:getField()getFields()getDeclaredField()getDeclaredFields()

3.通过Field实例可以获取字段信息:getName()getType()getModifiers()

4.通过Field实例可以读取或设置某个对象的字段,如果存在访问限制,要首先调用setAccessible(true)来访问非public字段。

5.通过反射读写字段是一种非常规方法,它会破坏对象的封装。

调用方法 

我们已经能通过Class实例获取所有Field对象,同样的,可以通过Class实例获取所有Method信息。Class类提供了以下几个方法来获取Method

  • Method getMethod(name, Class...):获取某个publicMethod(包括父类)
  • Method getDeclaredMethod(name, Class...):获取当前类的某个Method(不包括父类)
  • Method[] getMethods():获取所有publicMethod(包括父类)
  • Method[] getDeclaredMethods():获取当前类的所有Method(不包括父类)

我们来看一下示例代码:

// reflection
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class stdClass = Student.class;
        // 获取public方法getScore,参数为String:
        System.out.println(stdClass.getMethod("getScore", String.class));
        // 获取继承的public方法getName,无参数:
        System.out.println(stdClass.getMethod("getName"));
        // 获取private方法getGrade,参数为int:
        System.out.println(stdClass.getDeclaredMethod("getGrade", int.class));
    }
}

class Student extends Person {
    public int getScore(String type) {
        return 99;
    }
    private int getGrade(int year) {
        return 1;
    }
}

class Person {
    public String getName() {
        return "Person";
    }
}

上述代码首先获取StudentClass实例,然后,分别获取public方法、继承的public方法以及private方法,打印出的Method类似:

public int Student.getScore(java.lang.String)
public java.lang.String Person.getName()
private int Student.getGrade(int)

一个Method对象包含一个方法的所有信息:

  • getName():返回方法名称,例如:"getScore"
  • getReturnType():返回方法返回值类型,也是一个Class实例,例如:String.class
  • getParameterTypes():返回方法的参数类型,是一个Class数组,例如:{String.class, int.class}
  • getModifiers():返回方法的修饰符,它是一个int,不同的bit表示不同的含义。

调用方法

当我们获取到一个Method对象时,就可以对它进行调用。我们以下面的代码为例:

String s = "Hello world";
String r = s.substring(6); // "world"

如果用反射来调用substring方法,需要以下代码:

// reflection
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // String对象:
        String s = "Hello world";
        // 获取String substring(int)方法,参数为int:
        Method m = String.class.getMethod("substring", int.class);
        // 在s对象上调用该方法并获取结果:
        String r = (String) m.invoke(s, 6);
        // 打印调用结果:
        System.out.println(r);
    }
}

注意到substring()有两个重载方法,我们获取的是String substring(int)这个方法。思考一下如何获取String substring(int, int)方法。

Method实例调用invoke就相当于调用该方法,invoke的第一个参数是对象实例,即在哪个实例上调用该方法,后面的可变参数要与方法参数一致,否则将报错。

调用静态方法

如果获取到的Method表示一个静态方法,调用静态方法时,由于无需指定实例对象,所以invoke方法传入的第一个参数永远为null。我们以Integer.parseInt(String)为例:

// reflection
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取Integer.parseInt(String)方法,参数为String:
        Method m = Integer.class.getMethod("parseInt", String.class);
        // 调用该静态方法并获取结果:
        Integer n = (Integer) m.invoke(null, "12345");
        // 打印调用结果:
        System.out.println(n);
    }
}

调用非public方法

和Field类似,对于非public方法,我们虽然可以通过Class.getDeclaredMethod()获取该方法实例,但直接对其调用将得到一个IllegalAccessException。为了调用非public方法,我们通过Method.setAccessible(true)允许其调用:

// reflection
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person();
        Method m = p.getClass().getDeclaredMethod("setName", String.class);
        m.setAccessible(true);
        m.invoke(p, "Bob");
        System.out.println(p.name);
    }
}

class Person {
    String name;
    private void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

此外,setAccessible(true)可能会失败。如果JVM运行期存在SecurityManager,那么它会根据规则进行检查,有可能阻止setAccessible(true)。例如,某个SecurityManager可能不允许对javajavax开头的package的类调用setAccessible(true),这样可以保证JVM核心库的安全。

多态

我们来考察这样一种情况:一个Person类定义了hello()方法,并且它的子类Student也覆写了hello()方法,那么,从Person.class获取的Method,作用于Student实例时,调用的方法到底是哪个?

// reflection
import java.lang.reflect.Method;

 

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取Person的hello方法:
        Method h = Person.class.getMethod("hello");
        // 对Student实例调用hello方法:
        h.invoke(new Student());
    }
}

class Person {
    public void hello() {
        System.out.println("Person:hello");
    }
}

class Student extends Person {
    public void hello() {
        System.out.println("Student:hello");
    }
}

运行上述代码,发现打印出的是Student:hello,因此,使用反射调用方法时,仍然遵循多态原则:即总是调用实际类型的覆写方法(如果存在)。上述的反射代码:

Method m = Person.class.getMethod("hello");
m.invoke(new Student());

实际上相当于:

Person p = new Student();
p.hello();

练习

利用反射调用方法:从下载练习:reflect-method (推荐使用IDE练习插件快速下载)

小结

Java的反射API提供的Method对象封装了方法的所有信息:

1.通过Class实例的方法可以获取Method实例:getMethod()getMethods()getDeclaredMethod()getDeclaredMethods()

2.通过Method实例可以获取方法信息:getName()getReturnType()getParameterTypes()getModifiers()

3.通过Method实例可以调用某个对象的方法:Object invoke(Object instance, Object... parameters)

4.通过设置setAccessible(true)来访问非public方法;

5.通过反射调用方法时,仍然遵循多态原则。

调用构造方法

我们通常使用new操作符创建新的实例:

Person p = new Person();

如果通过反射来创建新的实例,可以调用Class提供的newInstance()方法:

Person p = Person.class.newInstance();

调用Class.newInstance()的局限是,它只能调用该类的public无参数构造方法。如果构造方法带有参数,或者不是public,就无法直接通过Class.newInstance()来调用。

为了调用任意的构造方法,Java的反射API提供了Constructor对象,它包含一个构造方法的所有信息,可以创建一个实例。Constructor对象和Method非常类似,不同之处仅在于它是一个构造方法,并且,调用结果总是返回实例:

import java.lang.reflect.Constructor;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取构造方法Integer(int):
        Constructor cons1 = Integer.class.getConstructor(int.class);
        // 调用构造方法:
        Integer n1 = (Integer) cons1.newInstance(123);
        System.out.println(n1);

        // 获取构造方法Integer(String)
        Constructor cons2 = Integer.class.getConstructor(String.class);
        Integer n2 = (Integer) cons2.newInstance("456");
        System.out.println(n2);
    }
}

通过Class实例获取Constructor的方法如下:

  • getConstructor(Class...):获取某个publicConstructor
  • getDeclaredConstructor(Class...):获取某个Constructor
  • getConstructors():获取所有publicConstructor
  • getDeclaredConstructors():获取所有Constructor

注意Constructor总是当前类定义的构造方法,和父类无关,因此不存在多态的问题。

调用非publicConstructor时,必须首先通过setAccessible(true)设置允许访问。setAccessible(true)可能会失败。

小结

Constructor对象封装了构造方法的所有信息;

1.通过Class实例的方法可以获取Constructor实例:getConstructor()getConstructors()getDeclaredConstructor()getDeclaredConstructors()

2.通过Constructor实例可以创建一个实例对象:newInstance(Object... parameters); 通过设置setAccessible(true)来访问非public构造方法。

获取继承关系

当我们获取到某个Class对象时,实际上就获取到了一个类的类型:

Class cls = String.class; // 获取到String的Class

还可以用实例的getClass()方法获取:

String s = "";
Class cls = s.getClass(); // s是String,因此获取到String的Class

最后一种获取Class的方法是通过Class.forName(""),传入Class的完整类名获取:

Class s = Class.forName("java.lang.String");

这三种方式获取的Class实例都是同一个实例因为JVM对每个加载的Class只创建一个Class实例来表示它的类型。

获取父类的Class

有了Class实例,我们还可以获取它的父类的Class

// reflection
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class i = Integer.class;
        Class n = i.getSuperclass();
        System.out.println(n);
        Class o = n.getSuperclass();
        System.out.println(o);
        System.out.println(o.getSuperclass());
    }
}

运行上述代码,可以看到,Integer的父类类型是NumberNumber的父类是ObjectObject的父类是null。除Object外,其他任何非interfaceClass都必定存在一个父类类型。

获取interface

由于一个类可能实现一个或多个接口,通过Class我们就可以查询到实现的接口类型。例如,查询Integer实现的接口:

// reflection
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class s = Integer.class;
        Class[] is = s.getInterfaces();
        for (Class i : is) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

运行上述代码可知,Integer实现的接口有:

  • java.lang.Comparable
  • java.lang.constant.Constable
  • java.lang.constant.ConstantDesc

要特别注意:getInterfaces()只返回当前类直接实现的接口类型,并不包括其父类实现的接口类型:

// reflection
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class s = Integer.class.getSuperclass();
        Class[] is = s.getInterfaces();
        for (Class i : is) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

Integer的父类是NumberNumber实现的接口是java.io.Serializable

此外,对所有interfaceClass调用getSuperclass()返回的是null,获取接口的父接口要用getInterfaces()

System.out.println(java.io.DataInputStream.class.getSuperclass()); // java.io.FilterInputStream,因为DataInputStream继承自FilterInputStream
System.out.println(java.io.Closeable.class.getSuperclass()); // null,对接口调用getSuperclass()总是返回null,获取接口的父接口要用getInterfaces()

如果一个类没有实现任何interface,那么getInterfaces()返回空数组。

继承关系

当我们判断一个实例是否是某个类型时,正常情况下,使用instanceof操作符:

Object n = Integer.valueOf(123);
boolean isDouble = n instanceof Double; // false
boolean isInteger = n instanceof Integer; // true
boolean isNumber = n instanceof Number; // true
boolean isSerializable = n instanceof java.io.Serializable; // true

如果是两个Class实例,要判断一个向上转型是否成立,可以调用isAssignableFrom()

// Integer i = ?
Integer.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Integer
// Number n = ?
Number.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Number
// Object o = ?
Object.class.isAssignableFrom(Integer.class); // true,因为Integer可以赋值给Object
// Integer i = ?
Integer.class.isAssignableFrom(Number.class); // false,因为Number不能赋值给Integer

小结

1.通过Class对象可以获取继承关系:

  • Class getSuperclass():获取父类类型;
  • Class[] getInterfaces():获取当前类实现的所有接口。

2.通过Class对象的isAssignableFrom()方法可以判断一个向上转型是否可以实现。

动态代理

我们来比较Java的classinterface的区别:

  • 可以实例化class(非abstract);
  • 不能实例化interface

所有interface类型的变量总是通过某个实例向上转型并赋值给接口类型变量的:

CharSequence cs = new StringBuilder();

有没有可能不编写实现类,直接在运行期创建某个interface的实例呢?

这是可能的,因为Java标准库提供了一种动态代理(Dynamic Proxy)的机制:可以在运行期动态创建某个interface的实例。

什么叫运行期动态创建?听起来好像很复杂。所谓动态代理,是和静态相对应的。我们来看静态代码怎么写:

定义接口:

public interface Hello {
    void morning(String name);
}

编写实现类:

public class HelloWorld implements Hello {
    public void morning(String name) {
        System.out.println("Good morning, " + name);
    }
}

创建实例,转型为接口并调用:

Hello hello = new HelloWorld();
hello.morning("Bob");

这种方式就是我们通常编写代码的方式。

还有一种方式是动态代码,我们仍然先定义了接口Hello,但是我们并不去编写实现类,而是直接通过JDK提供的一个Proxy.newProxyInstance()创建了一个Hello接口对象。这种没有实现类但是在运行期动态创建了一个接口对象的方式,我们称为动态代码。JDK提供的动态创建接口对象的方式,就叫动态代理。

一个最简单的动态代理实现如下:

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println(method);
                if (method.getName().equals("morning")) {
                    System.out.println("Good morning, " + args[0]);
                }
                return null;
            }
        };
        Hello hello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(
            Hello.class.getClassLoader(), // 传入ClassLoader
            new Class[] { Hello.class }, // 传入要实现的接口
            handler); // 传入处理调用方法的InvocationHandler
        hello.morning("Bob");
    }
}

interface Hello {
    void morning(String name);
}

在运行期动态创建一个interface实例的方法如下:

  1. 定义一个InvocationHandler实例,它负责实现接口的方法调用;
  2. 通过Proxy.newProxyInstance()创建interface实例,它需要3个参数:
    1. 使用的ClassLoader,通常就是接口类的ClassLoader
    2. 需要实现的接口数组,至少需要传入一个接口进去;
    3. 用来处理接口方法调用的InvocationHandler实例。
  3. 将返回的Object强制转型为接口。

动态代理实际上是JVM在运行期动态创建class字节码并加载的过程,它并没有什么黑魔法,把上面的动态代理改写为静态实现类大概长这样:

public class HelloDynamicProxy implements Hello {
    InvocationHandler handler;
    public HelloDynamicProxy(InvocationHandler handler) {
        this.handler = handler;
    }
    public void morning(String name) {
        handler.invoke(
           this,
           Hello.class.getMethod("morning", String.class),
           new Object[] { name });
    }
}

其实就是JVM帮我们自动编写了一个上述类(不需要源码,可以直接生成字节码),并不存在可以直接实例化接口的黑魔法。

小结

1.Java标准库提供了动态代理功能,允许在运行期动态创建一个接口的实例;

2.动态代理是通过Proxy创建代理对象,然后将接口方法“代理”给InvocationHandler完成的。

 

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