Java中的RTTI与反射机制

运行时类型识别(Run-time Type Identification, RTTI)主要有两种方式，一种是我们在编译时和运行时已经知道了所有的类型，另外一种是功能强大的“反射”机制。 要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的，这项工作是由“Class对象”完成的，它包含了与类有关的信息。类 是程序的重要组成部分，每个类都有一个Class对象，每当编写并编译了一个新类就会产生一个Class对象，它被保存在一个同名的.class文件中。 在运行时，当我们想生成这个类的对象时，运行这个程序的Java虚拟机(JVM)会确认这个类的Class对象是否已经加载，如果尚未加载，JVM就会根 据类名查找.class文件，并将其载入，一旦这个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。一般的RTTI形式包括三种： 1.传统的类型转换。如“(Apple)Fruit”，由RTTI确保类型转换的正确性，如果执行了一个错误的类型转换，就会抛出一个 ClassCastException异常。 2.通过Class对象来获取对象的类型。如 Class c = Class.forName(“Apple”); Object o = c.newInstance(); 3.通过关键字instanceof或Class.isInstance()方法来确定对象是否属于某个特定类型的实例，准确的说，应该是 instanceof / Class.isInstance()可以用来确定对象是否属于某个特定类及其所有基类的实例，这和equals() / ==不一样，它们用来比较两个对象是否属于同一个类的实例，没有考虑继承关系。 反射 如果不知道某个对象的类型，可以通过RTTI来获取，但前提是这个类型在编译时必须已知，这样才能使用RTTI来识别。即在编译时，编译器必须知道所有通 过RTTI来处理的类。 使用反射机制可以不受这个限制，它主要应用于两种情况，第一个是“基于构件的编程”，在这种编程方式中，将使用某种基于快速应用开发(RAD)的应用构建 工具来构建项目。这是现在最常见的可视化编程方法，通过代表不同组件的图标拖动到图板上来创建程序，然后设置构件的属性值来配置它们。这种配置要求构件都 是可实例化的，并且要暴露其部分信息，使得程序员可以读取和设置构件的值。当处理GUI时间的构件时还必须暴露相关方法的细细，以便RAD环境帮助程序员 覆盖这些处理事件的方法。在这里，就要用到反射的机制来检查可用的方法并返回方法名。Java通过JavaBeans提供了基于构件的编程架构。 第二种情况，在运行时获取类的信息的另外一个动机，就是希望能够提供在跨网络的远程平台上创建和运行对象的能力。这被成为远程调用(RMI)，它允许一个 Java程序将对象分步在多台机器上，这种分步能力将帮助开发人员执行一些需要进行大量计算的任务，充分利用计算机资源，提高运行速度。 Class支持反射，java.lang.reflect中包含了Field/Method/Constructor类，每个类都实现了Member接 口。这些类型的对象都是由JVM在运行时创建的，用来表示未知类里对应的成员。如可以用Constructor类创建新的对象，用get()和set() 方法读取和修改与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。同时，还可以调用getFields()、 getMethods()、getConstructors()等方法来返回表示字段、方法以及构造器的对象数组。这样，未知的对象的类信息在运行时就能 被完全确定下来，而在编译时不需要知道任何信息。 另外，RTTI有时能解决效率问题。当程序中使用多态给程序的运行带来负担的时候，可以使用RTTI编写一段代码来提高效率。 来自：http://hi.baidu.com/heroqt/blog/item/2ab1247f7450800528388a91.html ==================================================================== RTTI & Reflection 一、RTTI(RunTime Type Indentification)运行时类型识别，顾名思义，指的是在运行时如何判断对象类型的一种机制。 先来看一下，什么场合下使用RTTI。 1）          向下转型（downcasting），父类对象引用转型赋值给子类引用 2）          通过instanceof判断一个对象的类型 1.1  向下转型（downcasting）   ((Square)square)进行了向下转型，在运行时会进行检查，如果此次转型无效，JVM会抛出ClassCastException。 1.2  instanceof 关键字instanceof可以检查某一对象是否是某一类型的实例。   无论是downcasting还是类型检查，在Java中都是通过Class这一类进行的。 1.3  Class类 对于Java程序中使用的每个类，Java都会将这个类的信息存储在一个Class对象中。 1）          编译时，Java创建Class对象，并将其存储.class文件中。 2）          运行时，当某一class的对象被第一次创建或者某一静态类在程序中被第一次使用，JVM会加载这个Class对象到内存中。 3）          当加载成功后，就可以用来创建这一类型的任意对象。 1.3.1 访问Class对象的方法 共有三种访问方式： 1）          Class类的静态方法forName()  (运行时进行) Class circle_class = Class.forName(“Circle”); 2）          class literal（class原义） (编译时进行) Class circle_class = Circle.class; 3）          对象的一些方法getClass()等  (运行时进行) Class circle_class = circle.getClass(); Class circle_super=circle.getSuperClass(); 获得超类 Class[] circle_ifaces=circle.getInterfaces();获得实现的接口 1.3.2 Class类的方法 1）          isInterface() 判断这个类是否是一个接口类； 2）          newInstance() 新建一个类，类似于调用了无参构造函数 3）          inInstance()作用类似于instanceof关键字 4）          getName()某一Class对象获取它表示的class的名字 二、Reflection        反射机制(reflection) 可以在运行时刻获取一个类的方法(methods)和域(fields)，以Class对象和java.lang.reflection库为支持。 2.1 java.lang.reflection库 这个库提供了Field, Method, Constructor等类，它们都实现了Member这一接口。当JVM创建一个Class对象时，它同时也创建了该Class所有成员对应的对象。 1）          Method，方法类。 变量Class cls, Method m；最左侧表示返回值类型（下面相同）。 l  Method[] = cls.getDeclaredMethods(),获得在该类中声明的方法，不包括继承来的方法； l  Class[] = m.getParameterTypes(),获得该方法对应的参数类型； l  Class[] = m.getExceptionTypes(), 获得该方法抛出的异常类型； l  Class = m.getDeclaringClass(), 这个m变量所在的当前类名称； l  Class = m. getReturnType(), 获得该方法的返回值类型。 Example: Java代码   package com.alibaba.reflection;      /**   * Created by IntelliJ IDEA.   * User: leon   * Date: 11-1-15   * Time: 下午5:48   * To change this template use File | Settings | File Templates.   */      //Finding Out About Methods of a Class      import java.lang.reflect.*;      public class Method1 {       private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {           if (p == null)               throw new NullPointerException();           return x;       }          public static void main(String args[]) {           try {               Class cls = Class.forName("com.alibaba.reflection.Method1");               Method[] methlist;               methlist = cls.getDeclaredMethods();               for (Method m : methlist) {                   System.out.println("name= " + m.getName());                   System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass());                   Class pvec[] = m.getParameterTypes();                   for (int j = 0; j < pvec.length; j++)                       System.out.println(new StringBuilder().append("param #").append(j).append(" ").append(pvec[j]).toString());                   Class evec[] = m.getExceptionTypes();                   for (int j = 0; j < evec.length; j++)                       System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]);                   System.out.println("return type = " + m.getReturnType());                   System.out.println("-----");               }           } catch (Throwable e) {               System.err.println(e);           }       }   }   Result:     Java代码   name= f1   decl class = class com.alibaba.reflection.Method1   param #0 class java.lang.Object   param #1 int   exc #0 class java.lang.NullPointerException   return type = int   -----   name= main   decl class = class com.alibaba.reflection.Method1   param #0 class [Ljava.lang.String;   return type = void   -----       2）          Constructor 构造函数类 Constructor c; l  Constructor[] = cls. getDeclaredConstructors (),获得在该类中声明的构造方法，不包括super()； l  Class[] = c.getParameterTypes(),获得该构造方法对应的参数类型； l  Class[] = c.getExceptionTypes(), 获得该构造方法抛出的异常类型； 3）          Field 域类（成员变量类）Field f; l  Field[] = cls. getDeclaredFields(), 获得该类中声明的所有域； l  String = f. getName(); 成员变量名 l  Class = f. getType(); 成员变量类型 l  Modifiers[] m = f.getModifiers(); Modify.toString(m); 打印出该字段的修饰符，如public static final Example： Java代码   import java.lang.reflect.*;   public class Field1 {       private double d;       public static final int i = 37;       String s = "testing";       public static void main(String args[]) {           try {               Class cls = Class.forName("com.alibaba.reflection.Field1");               Field fieldlist[] = cls.getDeclaredFields();               for (int i = 0; i < fieldlist.length; i++) {                   Field fld = fieldlist[i];                   System.out.println("name = " + fld.getName());                   System.out.println("decl class = " + fld.getDeclaringClass());                   System.out.println("type = " + fld.getType());                   int mod = fld.getModifiers();                   System.out.println("modifiers = " + Modifier.toString(mod));                   System.out.println("-----");               }           } catch (Throwable e) {               System.err.println(e);           }       }   }     Result: Java代码   name = d   decl class = class com.alibaba.reflection.Field1   type = double   modifiers = private   -----   name = i   decl class = class com.alibaba.reflection.Field1   type = int   modifiers = public static final   -----   name = s   decl class = class com.alibaba.reflection.Field1   type = class java.lang.String   modifiers =    -----   来自：http://leonmau.iteye.com/blog/875749