Java的反射机制、Lambda表达式和枚举

Java的反射机制、Lambda表达式和枚举

1.反射机制

反射的概念、用途、优缺点

Java的反射机制就是在运行状态中，对于任意一个类都能知道它所有属性和方法，对于任意一个对象都能调用它的任意方法和属性，并进行部分类型信息的修改，这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能叫做Java的反射机制。

Java程序中很多对象在运行时会出现两种基本类型：运行时类型（RTTI）和编译时类型。

例如Person p=new Student()，这句代码中p在编译时就是Person，运行时就是Student，程序需要再运行时发现对象和类的真实信息，通过反射就可以判断出这个对象和类属于哪些类。

1. 在日常的第三方应用开发过程中，可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需要的私有成员或者方法（比较常见）

2. 最重要的用途就是开发各种框架。

   例如，在spring中，我们把所有的类Bean交给spring容器管理，不管是xml配置还是注解配置Bean，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器就读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，动态的创建Bean

优点：

1. 对于任意类都能知道它的属性和方法，对于任意对象都能调用它的任意方法
2. 可以增加程序的灵活性和扩展性
3. 已经运用在很多流行的框架如spring中

缺点：

1. 会有效率问题，导致程序效率降低
2. 代码可能比较复杂

反射相关的类及使用（重要！！）

在Java中，实现反射都要依赖于Class类。

这是因为，Java文件被编译后，生成.class文件，JVM需要去解读.class文件，被编译后的Java文件.class也被JVM解析成一个对象，这个对象就是java.lang.Class。

这样当程序运行时，每个Java文件最终都变成了Class类对象的一个实例。

因此，将反射机制应用到这个实例上时，就可以获取或添加改变这个类的属性和方法时，这个类就会成为一个动态的类。

注意：所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面

相关类

所有的这些类都是加了declared能够访问的范围是更大的。

Class类：代表类实体，表示类和接口

方法	用途
getClassLoader()	获取类的加载器
getDeclaredClasser()	返回一个数组，数组中包含这个类中所有的类和接口类的对象
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance	创建类的实例
getName()	获取类的完整路径名字

Field类：代表类的成员变量/类的属性

方法	用途
getField(String name)	获取某个公有的属性对象
getFields()	获取所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获取某个属性对象
getDeclaredFields()	获取所有属性对象

Method类：代表类的方法

方法	用途
getMethod(String name,Class…<?> parameterTypes)	获取该类某个公有的方法
getMethods()	获取该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name,Class…<?> parameterTypes)	获取该类某个方法
getDeclaredMethods()	获取该类所有方法

Constructor类:代表类的构造方法

方法	用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获取该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获取该类中所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获取该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获取该类所有构造方法

获取类中注解相关的方法（了解）

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

使用

在进行反射之前，需要做的第一步就是拿到当前需要反射的类的Class对象，然后根据Class对象的核心方法，达到反射的目的（获取或修改相关信息）。

获取Class对象的三种方式

第一种：使用Class.forName(“类的全路径名”)；【使用的比较多的】

第二种：使用.class方法（适合在编译时就已经明确要操作的Class）

第三种：使用类对象的getClass()方法

class Student{//私有属性nameprivate String name = "school";//公有属性agepublic int age = 18;//不带参数的构造public Student(){System.out.println("Student()");}//私有带参构造private Student(String name,int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println("Student(String,name)");}//私有不带参private void eat(){System.out.println("i am eating");}//公开不带参public void sleep(){System.out.println("i am sleeping");}//私有带参private void function(String str) {System.out.println(str);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}
public class Reflect {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Student student=new Student();//获取Class对象的三种方法//1.通过getClass方法Class<?> c1=student.getClass();//2.通过类名.class获取Class<?> c2=Student.class;//3.通过Class.forName(全路径)[需要处理异常——自己处理or交给JVM处理]Class<?> c3=Class.forName("Student");//在当前类System.out.println(c1.equals(c2));System.out.println(c1.equals(c3));System.out.println(c3.equals(c2));}
}

例子

通过反射创建对象

    public static void reflectNewInstance() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {Class<?> c3 = Class.forName("Student");Student student = (Student) c3.newInstance();System.out.println(student);}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {//通过反射创建对象reflectNewInstance();}

反射私有构造方法创建对象

    //反射私有的构造方法public static void reflectPrivateConstructor() {try {Class<?> c3=Class.forName("Student");Constructor<?> constructor=c3.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//设置为true之后可以修改访问权限constructor.setAccessible(true);Student student=(Student) constructor.newInstance("zhangsan",17);System.out.println(student);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);}}//反射私有属性public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {//通过反射创建对象
//        reflectNewInstance();//通过反射得到私有构造方法创建对象reflectPrivateConstructor();}

反射私有属性

    //反射私有属性public static void reflectPrivateField(){try {Class<?> c3=Class.forName("Student");Field field=c3.getDeclaredField("name");field.setAccessible(true);//修改属性的访问权限Object objectStudent=c3.newInstance();Student student=(Student)objectStudent;field.set(student,"张三");String name=(String)field.get(student);System.out.println("反射私有属性修改名字为："+name);} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchFieldException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {//通过反射创建对象
//        reflectNewInstance();//通过反射得到私有构造方法创建对象
//        reflectPrivateConstructor();//反射私有属性reflectPrivateField();}

反射私有方法

    //反射私有方法public static void reflectPrivateMethod(){try {Class<?> c3=Class.forName("Student");Method method= c3.getDeclaredMethod("function",String.class);method.setAccessible(true);Object object=c3.newInstance();Student student=(Student) object;method.invoke(student,"给私有function函数传的参数");} catch (ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);}}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {//通过反射创建对象
//        reflectNewInstance();//通过反射得到私有构造方法创建对象
//        reflectPrivateConstructor();//反射私有属性
//        reflectPrivateField();//反射私有方法reflectPrivateMethod();}

2.Lambda表达式

相当于只有一个抽象方法的接口的简化。

Lambda是什么、语法

它是JavaSE8中的一个新的特性，Lambda表达式允许我们通过表达式代替功能接口。Lambda 表达式（Lambda expression），基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

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

parameters：就是函数式接口里的形参列表。这里的参数类型可以明确的生命也可以由JVM隐含判断。当只有一个推断类型时可以省略圆括号。

->：被用于的意思

方法体：可以是表达式也可以是代码块，是函数式接口方法的实现，可返回可不返回

// 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)

函数式接口：一个接口有且只有一个抽象方法

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。

定义方法：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {//注意：只能有一个方法void test();
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {void test();default void test2() {System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");}
}

基本使用

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn{void test();
}
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn{void test(int a);
}
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn{void test(int a,int b);
}
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn{int test();
}
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn{int test(int a);
}
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn{int test(int a,int b);
}
public class LambdaDemo {public static void main(String[] args) {//匿名内部类，重写了实现接口的方法NoParameterNoReturn noParameterNoReturn=new NoParameterNoReturn(){@Overridepublic void test() {System.out.println("无参无返回值");}};noParameterNoReturn.test();NoParameterNoReturn noParameterNoReturn1=()->{System.out.println("L:无参无返回值");};noParameterNoReturn1.test();OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn=new OneParameterNoReturn() {@Overridepublic void test(int a) {System.out.println("一参无返回值");}};oneParameterNoReturn.test(1);OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn1= (x)->{System.out.println("L:一参无返回值");};oneParameterNoReturn1.test(1);MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn=new MoreParameterNoReturn() {@Overridepublic void test(int a,int b) {System.out.println("多参无返回值");}};moreParameterNoReturn.test(1,2);MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn1=(x,y)->{System.out.println("L:多参无返回值");};moreParameterNoReturn1.test(1,2);//匿名内部类，重写了实现接口的方法NoParameterReturn noParameterReturn=new NoParameterReturn(){@Overridepublic int test() {System.out.println("无参有返回值");return 0;}};noParameterReturn.test();NoParameterReturn noParameterReturn1=()->{System.out.println("L:无参有返回值");return 0;};noParameterNoReturn1.test();OneParameterReturn oneParameterReturn=new OneParameterReturn() {@Overridepublic int test(int a) {System.out.println("一参有返回值");return 0;}};oneParameterNoReturn.test(1);OneParameterReturn oneParameterReturn1= (x)->{System.out.println("L:一参有返回值");return x;};oneParameterNoReturn1.test(1);MoreParameterReturn moreParameterReturn=new MoreParameterReturn() {@Overridepublic int test(int a,int b) {System.out.println("多参有返回值");return a+b;}};moreParameterReturn.test(1,2);MoreParameterReturn moreParameterReturn1=(x,y)->{System.out.println("L:多参有返回值");return x+y;};moreParameterNoReturn1.test(1,2);}
}

用途1：变量捕获

变量捕获可以使我们更好的理解Lambda表达式的作用域，Java中的匿名内部类和Lambda表达式会存在变量捕获。

匿名内部类变量捕获

@FunctionalInterface
interface Test{void test();
}
public class LambdaDemo2 {//匿名内部类变量捕获public static void test01() {int a=100;final int b=10;
//        int c=100;
//        c=20;Test t=new Test(){@Overridepublic void test() {System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+a);System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+b);
//                System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+c);}};t.test();}public static void main(String[] args) {test01();}
}

可以被捕获的只能是常量或者没有被修改过的常量，否则就会直接报错：

Lambda表达式变量捕获

@FunctionalInterface
interface Test{void test();
}
public class LambdaDemo2 {//匿名内部类变量捕获public static void test01() {int a=100;final int b=10;
//        int c=100;
//        c=20;Test t=new Test(){@Overridepublic void test() {System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+a);System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+b);
//                System.out.println("匿名内部类的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+c);}};t.test();}//Lambda表达式的变量捕获public static void test02() {int a=100;final int b=10;Test t=()->{System.out.println("L的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+a);System.out.println("L的变量捕获:(常量或者没有被改变过值的变量)"+b);};t.test();}public static void main(String[] args) {
//        test01();test02();}
}

用途2：在集合中的使用

Collection接口

以实现Collection接口方法（实现了Iterable接口）的forEach方法为例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Consumer;public class LambdaDemo3 {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list=new ArrayList<>();list.add(1);list.add(19);list.add(17);list.add(16);list.add(12);list.add(12);//使用foreach迭代器System.out.println("迭代器：");for (int x:list) {System.out.print(x+" ");}System.out.println();//使用匿名内部类方式System.out.println("匿名内部类：");list.forEach(new Consumer<Integer>() {@Overridepublic void accept(Integer integer) {System.out.print(integer+" ");}});System.out.println();System.out.println("Lambda表达式：");//使用Lambda表达式方式list.forEach((i)->{System.out.print(i+" ");});}
}

List接口

以sort方法为例：

//sort方法
list.sort((a,b)->{return b-a;});//修改排序规则为降序排序
System.out.println(list);

Map接口

import java.util.HashMap;
import java.util.function.BiConsumer;public class LambdaDemo4 {public static void main(String[] args) {//Map接口的forEach方法HashMap<Integer,String> map=new HashMap<>();map.put(1,"张三");map.put(2,"李四");map.put(3,"王五");//匿名内部类map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {@Overridepublic void accept(Integer integer, String s) {System.out.println(integer+":"+s);}});//Lambda表达式map.forEach((integer,s)->{System.out.println("L:"+integer+":"+s);});}
}

3.枚举

枚举简介、优缺点

它是在JDK1.5之后引入的，主要用来将常量组织起来。通常应用在错误状态码，消息类型，颜色划分和状态机上等等。

定义好的是枚举对象。

枚举类型实际上是 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。

优点：

1. 枚举常量更安全简单
2. 枚举具有内置方法，更优雅

缺点：

1. 没法继承，不能被实例化【原因就是它构造方法是私有的】，不可扩展

枚举的构造方法

默认是私有的，也只能是私有的，不能被继承，并且只能在定义枚举对象的时候被调用。

public enum TestEnum {RED,BLACK,WHITE,BLUE("BLUE",4),PINK;TestEnum(){}private String color;private int ri;TestEnum(String color,int ri){this.color=color;this.ri=ri;}
}

创建与使用

public enum TestEnum {RED,BLACK,WHITE;public static void main(String[] args) {test01();test02();test03();}//测试枚举的switch用法public static void test01() {TestEnum testEnum = TestEnum.BLACK;switch(testEnum){case RED:System.out.println("red");break;case BLACK:System.out.println("black");break;case WHITE:System.out.println("white");break;default:System.out.println("没有当前颜色");break;}}//以数组形式返回枚举类型的所有成员public static void test02() {TestEnum[] testEnum=TestEnum.values();for (int i = 0; i < testEnum.length; i++) {System.out.println("testEnum[i]:"+testEnum[i]);}}public static void test03(){//将普通字符串转换成枚举实例
//        TestEnum testEnum=TestEnum.valueOf("GREEN");//需要是已经定义的，否则报错 No enum constant TestEnum.GREENTestEnum testEnum=TestEnum.valueOf("RED");System.out.println(testEnum);//获取枚举成员的索引位置int index=TestEnum.BLACK.ordinal();System.out.println("BLACK:"+index);//比较两个枚举成员在定义时的顺序，默认拿序号比较System.out.println(BLACK.compareTo(RED));}}

枚举与反射

能不能通过反射创建枚举实例？

不能！！看源码分析：

    //反射枚举 私有的构造方法public static void reflectEnumPrivateConstructor() throws Exception {Class<?> c3=Class.forName("TestEnum");Constructor<?> constructor=c3.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//设置为true之后可以修改访问权限constructor.setAccessible(true);TestEnum testEnum=(TestEnum) constructor.newInstance("GREY",10);System.out.println(testEnum);}public static void main(String[] args) throws Exception {//通过反射创建对象
//        reflectNewInstance();//通过反射得到私有构造方法创建对象
//        reflectPrivateConstructor();//反射私有属性
//        reflectPrivateField();//反射私有方法
//        reflectPrivateMethod();//反射枚举类型私有方法reflectEnumPrivateConstructor();}

通过查看源码我们发现，枚举在这里被过滤了。

总的来说，因为枚举的构造方法是私有的，所以不能实例化，另外反射拿到的类对象再去new实例的时候会因为枚举类型被过滤掉，所以枚举实现的单例模式是安全的。

所以枚举具有构造方法默认是私有的，并且都是默认继承java.lang.Enum这个类，可以避免反射和序列化问题，枚举常量更安全更简单，代码更加优雅。