08.Java反射問題

目錄介紹

• 8.0.0.1 反射的原理是什么？有哪些途徑獲取到Class對象，Class類的含義和作用是什么？什么是class類？
• 8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？為何反射消耗性能？究竟是怎么影響的，舉例說明？
• 8.0.0.3 java反射機制提供了什么功能？發射具有暴力訪問權限，如何防止反射序列化***單例？
• 8.0.0.4 通過反射獲得泛型的實際類型參數？反射獲取構造方法，變量，方法的方法是哪些？
• 8.0.0.5 getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？
• 8.0.0.6 反射有什么作用和應用？反射和注解相比，為何反射消耗性能，有什么優缺點？

好消息

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8.0.0.1 反射的原理是什么？有哪些途徑獲取到Class對象，Class類的含義和作用是什么？什么是class類？

• 反射的原理是什么？
  • 反射是為了能夠動態的加載一個類，動態的調用一個方法，動態的訪問一個屬性等動態要求而設計的。它的出發點就在于JVM會為每個類創建一個java.lang.Class類的實例，通過該對象可以獲取這個類的信息，然后通過使用java.lang.reflect包下得API以達到各種動態需求。
  • 反射機制是在運行狀態中，對于任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對于任意一個對象，都能夠調用它的任意一個方法和屬性，這種動態獲取的信息以及動態調用對象的方法的功能稱為java語言的反射機制。
• 有哪些途徑獲取到Class對象，Class類的含義和作用是什么？
  • 每一個Class類的對象就代表了一種被加載進入JVM的類，它代表了該類的一種信息映射。開發者可以通過3種途徑獲取到Class對象。
  • 技術博客大總結
  • 第一種方式：Class的forName()方法的返回值就是Class類型，也就是動態導入類的Class對象的引用。
  • public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException
  • 第二種方式：每個類都會有一個名稱為Class的靜態屬性，通過它也是可以獲取到Class對象的，示例代碼如下：

    Class<Student> clazz = Student.class;   // 訪問Student類的class屬性

  • 第三種方式：Object類中有一個名為getClass的成員方法，它返回的是對象的運行時類的Class對象。因為Object類是所有類的父類，所以，所有的對象都可以使用該方法得到它運行時類的Class對象，示例代碼如下：

    Student stu = new Student();
    Class<Student> clazz = stu.getClass();   // 調用Student對象的getName方法

• 什么是class類？
  • .class文件:是由一個.java文件通過編譯過程生成的.class文件。Class對象:當Java虛擬機加載一個.class文件到內存時，都會生成一個對應的Class對象，注意的是這個Class對象有且只有一個存在于內存當中。

8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？為何反射消耗性能？究竟是怎么影響的，舉例說明？

• 有哪些方式可以提高反射效率？

  • 善用API：比如，盡量不要getMethods()后再遍歷篩選，而直接用getMethod(methodName)來根據方法名獲取方法。
  • 技術博客大總結
  • 適當使用緩存：比如，需要多次動態創建一個類的實例的時候，有緩存的寫法會比沒有緩存要快很多:

    
    // 1. 沒有緩存
    void createInstance(String className){
    return Class.forName(className).newInstance();
    }

  // 2. 緩存forName的結果
  void createInstance(String className){
  cachedClass = cache.get(className);
  if (cachedClass == null){
  cachedClass = Class.forName(className);
  cache.set(className, cachedClass);
  }
  return cachedClass.newInstance();
  }

• 為何反射消耗性能？

8.0.0.3 java反射機制提供了什么功能？發射具有暴力訪問權限，如何避免反射***？

• java反射機制提供了什么功能？
  • 在運行時能夠判斷任意一個對象所屬的類
  • 在運行時構造任意一個類的對象
  • 在運行時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法
  • 在運行時調用任一對象的方法技術博客大總結
  • 在運行時創建新類對象
• 發射具有暴力訪問權限，如何避免反射***？

• 如何防止反射序列化***單例

  • 枚舉單例

    public enum Singleton {
        INSTANCE {
            @Override
            protected void read() {
                System.out.println("read");
            }
            @Override
            protected void write() {
                System.out.println("write");
            }
        };
        protected abstract void read();
        protected abstract void write();
    }

  • class文件：

    public abstract class Singleton extends Enum{
        private Singleton(String s, int i){
            super(s, i);
        }
    
        protected abstract void read();
        protected abstract void write();
        public static Singleton[] values(){
            Singleton asingleton[];
            int i;
            Singleton asingleton1[];
            System.arraycopy(asingleton = ENUM$VALUES, 0, asingleton1 = new Singleton[i = asingleton.length], 0, i);
            return asingleton1;
        }
    
        public static Singleton valueOf(String s) {
            return (Singleton)Enum.valueOf(singleton/Singleton, s);
        }
    
        Singleton(String s, int i, Singleton singleton){
            this(s, i);
        }
    
        public static final Singleton INSTANCE;
        private static final Singleton ENUM$VALUES[];
    
        static {
            INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0){
    
                protected void read(){
                    System.out.println("read");
                }
    
                protected void write(){
                    System.out.println("write");
                }
    
            };
            ENUM$VALUES = (new Singleton[] {
                INSTANCE
            });
        }
    }

    • 類的修飾abstract，所以沒法實例化，反射也無能為力。關于線程安全的保證，其實是通過類加載機制來保證的，我們看看INSTANCE的實例化時機，是在static塊中，JVM加載類的過程顯然是線程安全的。對于防止反序列化生成新實例的問題還不是很明白，一般的方法我們會在該類中添加上如下方法，不過枚舉中也沒有顯示的寫明該方法。技術博客大總結

      //readResolve to prevent another instance of Singleton
      private Object readResolve(){
      return INSTANCE;
      }

8.0.0.4 通過反射獲得泛型的實際類型參數？反射獲取構造方法，變量，方法的方法是哪些？

• 通過反射獲得泛型的實際類型參數

  • 把泛型變量當成方法的參數，利用Method類的getGenericParameterTypes方法來獲取泛型的實際類型參數

  • 例子：

    public class GenericTest {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            getParamType();
        }
    
         /*利用反射獲取方法參數的實際參數類型*/
        public static void getParamType() throws NoSuchMethodException{
            Method method = GenericTest.class.getMethod("applyMap",Map.class);
            //獲取方法的泛型參數的類型
            Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
            System.out.println(types[0]);
            //參數化的類型
            ParameterizedType pType  = (ParameterizedType)types[0];
            //原始類型
            System.out.println(pType.getRawType());
            //實際類型參數
            System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);
            System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[1]);
        }
    
        /*供測試參數類型的方法*/
        public static void applyMap(Map<Integer,String> map){
    
        }
    
    }

  • 輸出結果：

    java.util.Map<java.lang.Integer, java.lang.String>
    interface java.util.Map
    class java.lang.Integer
    class java.lang.String

• 反射獲取構造方法，變量，方法的方法是哪些？技術博客大總結
  • 在反射包中，我們常用的類主要有Constructor類表示的是Class 對象所表示的類的構造方法，利用它可以在運行時動態創建對象、Field表示Class對象所表示的類的成員變量，通過它可以在運行時動態修改成員變量的屬性值(包含private)、Method表示Class對象所表示的類的成員方法，通過它可以動態調用對象的方法(包含private)。

8.0.0.5 getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？

• getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？
  • getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes 都是獲取構成函數的參數類型
  • 前者返回的是Type類型，后者返回的是Class類型，由于Type頂級接口，Class也實現了該接口，因此Class類是Type的子類，Type 表示的全部類型而每個Class對象表示一個具體類型的實例，如String.class僅代表String類型。由此看來Type與 Class 表示類型幾乎是相同的，只不過Type表示的范圍比Class要廣得多而已。當然Type還有其他子類，如：
    • TypeVariable：表示類型參數，可以有上界，比如：T extends Number
    • ParameterizedType：表示參數化的類型，有原始類型和具體的類型參數，比如：List<String>
    • WildcardType：表示通配符類型，比如：?, ? extends Number, ? super Integer

8.0.0.6 反射有什么作用和應用？反射和注解相比，為何反射消耗性能，有什么優缺點？

• 反射有什么作用和應用？
  • 含義：在運行狀態中，對于任意一個類都能知道它的所有屬性和方法，對于任何一個對象都能夠調用它的任何一個方法和屬性。
  • 功能：動態性，體現在：在運行時判斷任意一個類所具有的屬性和方法； 在運行時判斷任意一個對象所屬的類；在運行時構造任意一個類的對象；在運行時調用任意一個對象的方法；生成動態代理
• 為何反射消耗性能
  • 技術博客大總結
• 有什么優缺點
  • 優點
    • 動態編譯：運行時確定類型，綁定對象。動態編譯最大限度的發揮了java的靈活性，體現了多態的應用，有利于降低類之間的耦合性。
    • 反射機制的優點就是可以實現動態創建對象和編譯，體現出很大的靈活性，特別是在開發中。它的靈活性就表現的十分明顯。比如，一個大型的軟件，不可能一次就把把它設計的很完美，當這個程序編譯后，發布了，當發現需要更新某些功能時，我們不可能要用戶把以前的卸載，再重新安裝新的版本，假如這樣的話，這個軟件肯定是沒有多少人用的。采用靜態的話，需要把整個程序重新編譯一次才可以實現功能的更新，而采用反射機制的話，它就可以不用卸載，只需要在運行時才動態的創建和編譯，就可以實現該功能。

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