【数据结构】反射、枚举

⭐ 作者：小胡_不糊涂
作者主页：小胡_不糊涂的个人主页
收录专栏：浅谈数据结构
持续更文，关注博主少走弯路，谢谢大家支持

1. 反射

1.1 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。

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 = newStudent()；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。

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

Class类中的相关方法：

1. 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

2. 常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)

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

3. 获得类中构造器相关的方法(以下方法返回值为Constructor相关)

方法	用途
getConstructor(Class… parameterTypes)	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… parameterTypes)	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

4. 获得类中方法相关的方法(以下方法返回值为Method相关)

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
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

1.3 反射示例

1.3.1 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。

1. 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
2. 使用 .class 方法。仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
3. 使用类对象的 getClass()方法

示例：三种方式的使用方法
创建Student类：

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "hu";
    //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 sleep");
    }
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

三种方式的实现：

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();
        }
        System.out.println(c1.equals(c2));
        System.out.println(c1.equals(c3));
        System.out.println(c2.equals(c3));
        //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
    }
}

1.3 反射优点和缺点

优点：

1. 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。
2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力。
   缺点：
3. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。
4. 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 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 final int RED = 1;
public static final int GREEN = 2;
public static final int 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

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;
        }
    }
}
//输出：black

2. 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

上述方法的实现：
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"));
    }
}

运行结果：

示例二：

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));//1
		System.out.println(BLACK.compareTo(RED));//1
		System.out.println(RED.compareTo(WHITE));//-3
	}
}

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：

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
     * @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));//BLACK
    }
}

枚举的构造方法默认是私有的
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，枚举的构造方法虽然也是私有的，但是不能通过反射获取枚举类的实例