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
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Bean
,spring
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:
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:
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:
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:
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。
- 枚举非常安全,不能通过反射,拿到实例对象。
- 枚举本身就是一个类,其构造方法默认为私有的,且都是默认继承于
java.lang.Enum
- 枚举可以避免反射和序列化问题
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时可以省略掉圆括号。
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
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