2021-12-02  2022-07-04    1226 字  3 分钟

i.e.Reflection And Generic

反射1

反射,i.e.Reflection,Java 的反射是指程序在运行期可以拿到一个对象(实例)的所有信息。

正常情况下,如果我们要调用一个对象的方法,或者访问一个对象的字段,通常会传入对象实例。反射是为了解决在运行期,对某个实例一无所知的情况下,如何调用其方法。

除了 int 等基本类型外,Java 的其他类型全部都是 class (包括 interface ), class 的本质是数据类型。

class 在由 JVM 在执行过程中动态加载的。

JVM 在第一次读取到一种 class 类型时,将其加载进内存。每加载一种 class ,JVM 就为其创建一个 Class 类型的实例,并关联起来。

*注意:这里的 Class 类型是一个类名为 Classclass (即 Class.class ) ,它长这样:

public final class Class {
	private Class() {}
}

String 类为例,当 JVM 加载 String 类时,它首先读取 String.class 文件到内存,然后,为 String 类创建一个 Class 实例并关联起来:

Class cls = new Class(String);

这个 Class 实例是由 JVM 内部创建的,其构造方法是 private ,只有 JVM 能创建 Class 实例,我们自己的 Java 程序是无法创建 Class 实例的。

所以,JVM 持有的每个 Class 实例都指向一个数据类型( classinterface ),一个 Class 实例包含了该 class 的所有完整信息:

由于 JVM 为每个加载的 class 创建了对应的 Class 实例,并在实例中保存了该 class 的所有信息,包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等。因此,如果获取了某个 Class 实例,我们就可以通过这个 Class 实例获取到该实例对应的 class 的所有信息。

这种通过 Class 实例获取 class 信息的方法称为反射(Reflection)。

如何获取一个 classClass 实例呢?

// 方法一
// 直接通过一个 class 的静态变量 class 获取
Class cls = String.class;

// 方法二
// 通过该实例变量(如果有一个实例变量)提供的 getClass() 方法获取
String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();

// 方法三
// 通过静态方法(如果知道一个 class 的完整类名) Class.forName() 获取
Class cls = Class.forName("java.lang.String");

JVM 在执行 Java 程序的时候,并不是一次性把所有用到的 class 全部加载到内存,而是第一次需要用到 class 时才加载。

泛型2

泛型是一种“代码模板”,可以用一套代码套用各种类型。

在讲解什么是泛型之前,我们先观察 Java 标准提供的 ArrayList ,可以看作“可变长度”的数组,实际上它内部就是一个 Object[] 数组,配合存储一个当前分配的长度。

public class ArrayList {
	private Object[] array;
	private int size;
	public void add(Object e) { ... }
	public void remove(int index) { ... }
	public Object get(int index) { ... }
}

如上所示,ArrayList 的 get 方法返回的是一个 Object 类型的数据。如此,当你用它存储 String 类型的时候,获取的结果其实需要强制转型(由 Object 转型为 String )。如下:

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Hello");
// 获取到 Object ,必须强制转型为 String
String first = (String) list.get(0);

list.add(new Interger(123));
// ERROR: ClassCastException
String second = (String) list.get(1);

并且很容易出现误转型 ClassCastException

要解决上述问题,我们可以为 String 单独编写一种 ArrayList :

public class StringArrayList {
	private String[] array;
	private int size;
	public void add(String e) { ... }     // 存 String
	public void remove(int index) { ... }
	public String get(int index) { ... }  // 取 String
}

存取 String 的问题暂时解决了,然而存取 IntegerPerson 等其他类型呢?当然,我们可以用上述方式为其创建对应的类,然而实际上这实际上是不科学的,太多了。

为了解决这个新的问题,我们必须把 ArrayList 变成一种模板: ArrayList<T> ,代码如下:

public class ArrayList<T> {
	private T[] array;
	private int size;
	public void add(T e) { ... }
	public void remove(int index) { ... }
	public T get(int index) { ... }
}

如此,我们在存取 String 类型的时候,就可以用 ArrayList<String> 了,如下:

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();

strList.add("hello");           // ✔
String s = strList.get(0);      // ✔
strList.add(new Integer(123));  // ✘ compile error
Integer n = strList.get(0);     // ✘ compile error
看,泛型,其实是一种更高层次上的抽象。