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Java中的反射,枚举及lambda表达式的使用详解

作者:来学习的小张

这篇文章主要为大家详细介绍了Java的反射,枚举及lambda表达式,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下,希望能够给你带来帮助

一、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

1.2 用途

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,需要创建哪些Beanspring就动态的创建这些类。

1.3 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 = 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

1.4 与反射相关的类

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类代表了类的构造方法

1.5 Class类(反射机制的起源 )

Class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,每个类文件就最终变成了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 .

1.6 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()获得某个公有的属性对象
getDeclaredField(String name)获得某个属性对象
getDeclaredFields()获得某个属性对象

获得类中注解相关的方法

方法属性
getAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)
getDeclaredAnnotations()返回该类所有的注解对象

获得类中构造器相关的方法(以下方法返回值为Constructor相关)

方法属性
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()获得该类中所以构造方法

1.7 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。

代码示例:

本节代码均在一个包下面。

package reflectTest;
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 test01 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //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<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            //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;
            //通过getClass获取Class对象
            Student student = new Student();
            Class<?> c3 = student.getClass();

            System.out.println(c1.equals(c2));
            System.out.println(c1.equals(c3));
            System.out.println(c2.equals(c3));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果:

在这里插入图片描述

1.8 反射的使用

package reflectTest;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * 通过class类的newInstance方法获取类的实例
 */
public class ReflectClassDemo {
   public static void reflectNewInstance(){
       try {
           //获得Class对象
           Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
           //创建类的实例
           Student student = (Student) c1.newInstance();
           System.out.println(student);
       } catch (ClassNotFoundException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (IllegalAccessException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (InstantiationException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
    /**
     * 反射私有的构造方法
     */
    public static void reflectPrivateConstructor() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            //构造方法
            Constructor<?> constructor =  c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
            //设置为true后可修改访问权限
            constructor.setAccessible(true);
            Student student = (Student) constructor.newInstance("world",18);
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 反射私有属性
     */
    public static void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            Student student = (Student) c1.newInstance();
            Field field =  c1.getDeclaredField("name");
            field.setAccessible(true);
            field.set(student,"zhang");
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 反射私有方法
    public static void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            Student student = (Student) c1.newInstance();
           Method method = c1.getDeclaredMethod("function",String.class);
           method.setAccessible(true);
           method.invoke(student,"我是私有的方法的参数");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
//        reflectNewInstance();
//        reflectPrivateConstructor();
//        reflectPrivateField();
        reflectPrivateMethod();
    }
}

1.9 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

3.反射已经运用在了很多流行框架如:Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点

1.使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。

2.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 。

二、枚举

枚举的主要用途是: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。

代码示例:

package enumTest;
public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
//        System.out.println(test01.BLACK);
//        System.out.println(BLACK);
        test01 te = test01.BLACK;
        switch (te) {
            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;
        }
    }
}

输出结果:

在这里插入图片描述

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。

2.1 Enum 类的常用方法

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

values()代码示例 :

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
        test01[] te = test01.values();
        for (int i = 0; i < te.length; i++) {
            System.out.println(te[i]);
        }
     }
  }

输出结果:

在这里插入图片描述

ordinal() 代码示例:

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
        test01[] te = test01.values();
        for (int i = 0; i < te.length; i++) {
            System.out.println(te[i] + " --> " + te[i].ordinal());
        }
     }
  }

输出结果:

valueOf() 、compareTo() 代码示例

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;

    public static void main(String[] args) {
        //把字符串变成对应的枚举对象
        test01 te = test01.valueOf("RED");
        System.out.println(te);
        System.out.println(RED.compareTo(GREEN));//-2
        System.out.println(BLACK.compareTo(RED));//1
    }
  }

输出结果:

在这里插入图片描述

枚举的构造方法默认是私有的

public enum test01 {
    //枚举对象
    RED("red",1),BLACK(),GREEN(),WHITE();
    public String color;
    public int ordinal;
//private 加或者不加其都是私有的
   test01(String color, int ordinal) {
        this.color = color;
        this.ordinal = ordinal;
    }
    //无参构造
    test01(){
    }
}

2.2 枚举的优点和缺点

优点

1.枚举常量更简单安全 。

2.枚举具有内置方法 ,代码更优雅。

缺点

1.不可继承,无法扩展。

三、Lambda 表达式

Lambda表达式是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda 表达式(Lambda expression)可以看作是一个匿名函数,基于数学中的λ演算得名,也可称为闭包Closure)。

3.1 Lambda表达式的语法及基本使用

基本语法(parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式由三部分组成:

1.paramaters:类似方法中的形参列表,这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型可以省略掉圆括号

2.->:可理解为“被用于”的意思

3.方法体:可以是表达式也可以代码块,是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回,这里的代码块等同于方法的方法体。如果是表达式,也可以返回一个值或者什么都不返回。

// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)

代码示例:

package lambdaTest;
@FunctionalInterface
//函数式接口
interface NoParameterNoReturn {
    //注意:只能有一个方法
    void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}
public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // {} return 可以省略
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{return 10;};
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);//10
        //()可以省略
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (a) -> a;
        System.out.println(oneParameterReturn.test(10));//10
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (a,b) -> a+b;
        System.out.println(moreParameterReturn.test(1,2));//3
    }
    public static void main3(String[] args) {
        //()  {}  可省略
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (a)-> System.out.println(a);
        oneParameterNoReturn.test(10);//10
        //int类型可以省略
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a,b)-> System.out.println(a+b);
        moreParameterNoReturn.test(10,20);//30
    }
    public static void main2(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> System.out.println("重写方法");
        noParameterNoReturn.test();
    }
    public static void main1(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn =  new NoParameterNoReturn(){
            public void test(){
                System.out.println("重写方法");
            }
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
}

3.2 函数式接口

函数式接口定义:一个接口有且只有一个抽象方法 。

注意:

1.如果一个接口只有一个抽象方法,那么该接口就是一个函数式接口。

2.如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解,那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口,这样如果有两个抽象方法,程序编译就会报错的。所以,从某种意义上来说,只要你保证你的接口中只有一个抽象方法,你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

代码示例:

@FunctionalInterface
//函数式接口
interface NoParameterNoReturn {
    //注意:只能有一个方法
    void test();
}
public static void main1(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn =  new NoParameterNoReturn(){
            public void test(){
                System.out.println("重写方法");
            }
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
}

3.3 变量捕获

Lambda 表达式中存在变量捕获 ,了解了变量捕获之后,我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域 。Java当中的匿名类中,会存在变量捕获。

package lambdaTest;
class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
    }
}
        public class test02 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类,且重写了func这个方法!");
                System.out.println("捕获遍历" + a);//能捕获到的变量,要么是常量,要么未发生改变过。
            }
        };
    }
}

Lambda表达式的优点很明显,在代码层次上来说,使代码变得非常的简洁。缺点也很明显,代码不易读。

优点

代码简洁,开发迅速;方便函数式编程;非常容易进行并行计算;Java 引入 Lambda,改善了集合操作;

缺点

代码可读性变差;在非并行计算中,很多计算未必有传统的 for 性能要高;不容易进行调试;

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容!    

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