Java - 反射和枚举
---------------------反射----------------------
1定义
Java的反射（reflection）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（reflection）机制。
2用途(了解)
1、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。
2、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。
3反射基本信息
Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)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。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。
4反射相关的类（重要）
这四个类的名字要记住，然后看面试题。
4.1 Class类(反射机制的起源 )
Class帮助文档代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 .
Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 .
4.1.1 反射相关的类的具体方法
- (重要)常用获得类相关的方法
- (重要)常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)
- (了解)获得类中注解相关的方法
- (重要)获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）
- (重要)获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method相关）
4.2反射示例
4.2.1获得Class对象的三种方式
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。
第一种，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。
第二种，使用 .class方法。
说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
第三种，使用类对象的 getClass()方法
示例：
class Student{
//私有属性name
private String name = "bit";
//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)");
}
private void eat(){
System.out.println("i am eat");
}
public void sleep(){
System.out.println("i am pig");
}
private 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) {
/*
1.通过getClass获取Class对象
*/
Student s1 = new Student();
Class c1 = s1.getClass();
/*
2.直接通过类名.class的方式得到,该方法最为安全可靠，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("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));
}
}
4.2.2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
注意：所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面。
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectClassDemo {
//创建对象
public static void reflectNewInstance() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
Object objectStudent = classStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
System.out.println("获得学生对象："+student);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
//反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
//注意传入对应的参数
Constructor<?> declaredConstructorStudent =
classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//Constructor declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();
//设置为true后可修改访问权限
declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("高博",15);
//Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
//反射私有属性
public static void reflectPrivateField() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
//可以修改该属性的值
Object objectStudent = classStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
field.set(student,"小明");
String name = (String) field.get(student);
System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
//反射私有方法
public static void reflectPrivateMethod() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("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;
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();
//reflectPrivateConstructor();
//reflectPrivateField();
reflectPrivateMethod();
}
}
5、反射优点和缺点
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：
- 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。具体参考这里：http://www.imooc.com/article/293679
- 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。
6重点总结
- 反射的意义
- 反射重要的几个类： Class类、Field类、 Method类、 Constructor类
- 学会合理利用反射，一定要在安全环境下使用。
------------------枚举的使用----------------
1背景及定义
枚举是在JDK1.5以后引入的。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使用
1、switch语句
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、常用方法
Enum类的常用方法
示例一：
public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
TestEnum[] testEnum2 = TestEnum.values();
for (int i = 0; i < testEnum2.length; i++) {
System.out.println(testEnum2[i] + " " + testEnum2[i].ordinal());
}
System.out.println("=========================");
System.out.println(TestEnum.valueOf("GREEN"));
}
}
示例二：
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: GAOBO
* Date: 2020-02-06
* Time: 16:19
* */
public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
//拿到枚举实例BLACK
TestEnum testEnum = TestEnum.BLACK;
//拿到枚举实例RED
TestEnum testEnum21 = TestEnum.RED;
System.out.println(testEnum.compareTo(testEnum21));
System.out.println(BLACK.compareTo(RED));
System.out.println(RED.compareTo(BLACK));
}
}
刚刚说过，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：
重要：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 key;
/**
* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
* 2、枚举的构造函数默认是私有的这个一定要记住
* @param name
* @param key
*/
private TestEnum (String name,int key) {
this.name = name;
this.key = key;
}
public static TestEnum getEnumKey (int key) {
for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
if(t.key == key) {
return t;
}
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getEnumKey(2));
}
}
3枚举优点缺点
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
4枚举和反射
4.1枚举是否可以通过反射，拿到实例对象呢？
我们刚刚在反射里边看到了，任何一个类，哪怕其构造方法是私有的，我们也可以通过反射拿到他的实例对象，那
么枚举的构造方法也是私有的，我们是否可以拿到呢？接下来，我们来实验一下：
同样利用上述提供的枚举类来进行举例：
public enum TestEnum {
RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
private String name;
private int key;
/**
* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
* 2、枚举的构造函数默认是私有的这个一定要记住
* @param name
* @param key
*/
private TestEnum (String name,int key) {
this.name = name;
this.key = key;
}
public static TestEnum getEnumKey (int key) {
for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
if(t.key == key) {
return t;
}
}
return null;
}
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("TestEnum");
//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和
int。
Constructor<?> declaredConstructorStudent =
classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//设置为true后可修改访问权限
declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666);
TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectPrivateConstructor();
}
}
输出结果：
java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum.<init>(java.lang.String, int)
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)
at TestEnum.reflectPrivateConstructor(TestEnum.java:40)
at TestEnum.main(TestEnum.java:54)
老铁们啊，看到没有哇！异常信息是： java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum. ,什么意思是：就是没有对应的构造方法，我的天呐！我们提供的枚举的构造方法就是两个参数分别是String和 int啊！！！！问题出现在哪里呢？还记不记得我们说过的，我们所有的枚举类，都是默认继承与java.lang.Enum ,说到继承，继承了什么？继承了父类除构造函数外的所有东西，并且子类要帮助父类进行构造！而我们写的类，并没有帮助父类构造！那意思是，我们要在自己的枚举类里面，提供super吗？不是的，枚举比较特殊，虽然我们写的是两个，但是默认他还添加了两个参数，哪两个参数呢？我们看一下Enum类的源码：
protected Enum(String name, int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}
也就是说，我们自己的构造函数有两个参数一个是String一个是int，同时他默认后边还会给两个参数，一个是String一个是int。也就是说，这里我们正确给的是4个参数：
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("TestEnum");
//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和
int。
Constructor<?> declaredConstructorStudent =
classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class,int.class);
//设置为true后可修改访问权限
declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
//这里为了凑齐参数，后两个参数随便给，不给也行，默认为空值
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666,"父类参
数",888);
TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
此时运行程序结果是：
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:416)
at TestEnum.reflectPrivateConstructor(TestEnum.java:46)
at TestEnum.main(TestEnum.java:55)
嗯！没错，他还报错了，不过这次就是我想要的结果！此时的异常信息显示，是我的一个方法这个方法是：newInstance()报错了！没错，问题就是这里，我们来看一下这个方法的源码，为什么会抛出java.lang.IllegalArgumentException:异常呢？
源码显示：
是的，枚举在这里被过滤了，你不能通过反射获取枚举类的实例！这道题是2017年阿里巴巴曾经问到的一个问
题，不看不知道，一看吓一跳！同学们记住这个坑。
原版问题是：为什么枚举实现单例模式是安全的？希望同学们记住这个问题！
5总结
- 枚举本身就是一个类，其构造方法默认为私有的，且都是默认继承与 java.lang.Enum
- 枚举可以避免反射和序列化问题（为什么要用枚举实现单例模式(避免反射、序列化问题)）
- 枚举的优点和缺点
面试问题(单例模式学完后可以回顾)：
1、写一个单例模式。
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (Singleton.class){
if(uniqueInstance == null){//进入区域后，再检查一次，如果仍是null,才创建实例
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}
2、用静态内部类实现一个单例模式
class Singleton {
/**私有化构造器 */
private Singleton() {
}
/**对外提供公共的访问方法 */
public static Singleton getInstance() {
return UserSingletonHolder.INSTANCE;
}
/**写一个静态内部类，里面实例化外部类 */
private static class UserSingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Singleton u1 = Singleton.getInstance();
Singleton u2 = Singleton.getInstance();
System.out.println("两个实例是否相同："+ (u1==u2));
}
}
3、用枚举实现一个单例模式
public enum TestEnum {
INSTANCE;
public TestEnum getInstance(){
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
TestEnum singleton1=TestEnum.INSTANCE;
TestEnum singleton2=TestEnum.INSTANCE;
System.out.println("两个实例是否相同："+(singleton1==singleton2));
}
}