【JAVA数据结构系列】09_枚举+反射
文章目录
- 一、反射
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- 1、 定义
- 2、反射基本信息：
- 二、 反射相关的类(重要)
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- 1、 Class类(反射机制的起源 )
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- 1】 Class类中的相关方法
- 2、 反射示例
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- 1】 第一步：获得Class对象的三种方式
- 2】 第二步：反射的使用
- 3、反射优点和缺点
- 三、枚举
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- 1、枚举定义
- 2、枚举使用
- 3、枚举优点缺点
- 4、枚举和反射
一、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。
- 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 。
- 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。
2、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。
二、 反射相关的类(重要)
| 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、 Class类(反射机制的起源 )
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。
1】 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(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 |
获得类中构造器相关的方法：
加上Declared可以获取私有和公有的构造方法，如果不加Declared则只能获取共有的构造方法。
| 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 |
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 |
| getDeclaredMethods() | 获得该类所有方法 |
2、 反射示例
1】 第一步：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
定义一个student类，里面的私有方法可以使用反射进行调用：
class Student{
//私有属性name
private String name = "张三";
//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 +
'}';
}
}
路径：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//第一种获取class对象的方式
Class<?> c1=Class.forName("reflectdemo.Student");//forName里面写上Student类的全路径
//第二种获取class对象的方式
Student student=new Student();
Class<?> c2=student.getClass();
//第三种获取class对象的方式
Class<?> c3=Student.class;
System.out.println(c1==c2);
System.out.println(c1==c3);
System.out.println(c3==c2);
//上面三行输出的结果都相同，说明获取class对象只有一个
//一个类对应的一个class对象
}
}
2】 第二步：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。
【1】通过反射创建对象：调用不带参数的构造方法。
public class ReflectClassDemo {
//通过反射创建对象
public static void reflectNewInstance(){
try {
Class<?> c1=Class.forName("reflectdemo.Student");
Student student =(Student) c1.newInstance();
System.out.println(student);
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectNewInstance();
}
}
【2】反射–通过私有的构造方法来创建对象：
//调用私有构造方法
public static void reflectPrivateConstructor(){
try {
Class<?> c1=Class.forName("reflectdemo.Student");
Constructor<?> constructor=c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//返回所有的私有构造方法
constructor.setAccessible(true);//确认是否真的要调用该方法
Student student=(Student)constructor.newInstance("susie",18);//调用私有构造方法
System.out.println(student);
} catch (ClassNotFoundException | NoSuchMethodException e) {//捕获异常
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectPrivateConstructor();
}
【3】反射私有的属性：
//反射私有属性
public static void reflectPrivateField(){
try {
Class<?> c1=Class.forName("reflectdemo.Student");
//要修改私有属性，首先需要有对象，因此先创建对象
Student student=(Student)c1.newInstance();
Field field=c1.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
field.set(student,"美羊羊");
System.out.println(student);
} catch (ClassNotFoundException e) {//捕获异常
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectPrivateConstructor();
reflectPrivateField();
}
【4】反射私有的方法：
private static void reflectPrivateMethod(){
try {
Class<?> c1=Class.forName("reflectdemo.Student");
//要修改私有属性，首先需要有对象，因此先创建对象
Student student=(Student)c1.newInstance();//创建一个学生对象
Method method=c1.getDeclaredMethod("function", String.class);//表示需要调用function方法，并且后面是该刚刚的参数String
method.setAccessible(true);
method.invoke(student,"通过反射传参");
} catch (ClassNotFoundException e) {//捕获异常
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectPrivateMethod();
}
3、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。（比如创建一个对象需要调用很多方法并且抛出许多异常。）
- 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 。
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。
三、枚举
1、枚举定义
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、枚举使用
【1】switch语句当中：
public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;//枚举对象
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("GREEN");
break;
default:
break;
}
}
}
【2】枚举常用的方法：
枚举是有编号的，默认从0开始编号。使用ordinal()方法输出编号。
| 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 |
【1】values()，ordinal()，valueOf()：
public static void main2(String[] args) {
TestEnum[] testEnums=TestEnum.values();
//TestEnum.values():以数组形式返回枚举类型的所有成员
for(int i=0;i<testEnums.length;i++){
System.out.println(testEnums[i]+",序号："+testEnums[i].ordinal());
}
System.out.println("========");
TestEnum testEnum=TestEnum.valueOf("GREEN");//将普通字符串转换为枚举实例
System.out.println(testEnum);
}
【2】compareTo() ：比较两个枚举成员在定义时的顺序
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));
}
【3】枚举类的构造方法：
public enum TestEnum {
RED,BLACK("red",2),GREEN,WHITE;//枚举对象
public String color;
public int ordinal;
TestEnum(String color,int ordinal){
this.color=color;
this.ordinal=ordinal;
}
TestEnum(){
}
}
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
枚举是否可以通过反射，拿到实例对象呢？
public class Test {
public static void reflectPrivateConstructor() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
Class<?> c=Class.forName("enumDemo.TestEnum");
Constructor<?> constructor=c.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
constructor.setAccessible(true);
TestEnum testEnum=(TestEnum) constructor.newInstance("香槟红",9);
System.out.println(testEnum);
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException {
reflectPrivateConstructor();
}
}
直接这样写，报错。原因是没有对应的构造方法。
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)
原因：枚举类默认继承Enum类，而Enum抽象类默认只有一个构造方法。
当子类继承抽象类时要重写抽象方法。
报错的解决方法：
此时运行仍然报错：是newInstance报错了:
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)
结论：反射无法反射枚举
1、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
2、枚举可以避免反射和序列化问题
3、枚举缺点：枚举无法被继承，因此其可拓展型较弱。